COMSOL-MATLAB 联合仿真笔记

引言

COMSOL 是一款广泛用于多物理场仿真的有限元分析软件。这里，我将介绍如何使用 LiveLink for MATLAB，即 COMSOL 面向 MATLAB 的 API，提取并处理 COMSOL 中得到的数值结果。这是一项强大的工具，能够支持几乎所有类型的经典物理场计算。

安装

我们先介绍 MATLAB、COMSOL 和 LiveLink for MATLAB 的安装方法。

MATLAB

要建立 COMSOL-MATLAB 联合仿真，首先需要在计算机上安装 MATLAB。你可以访问 MATLAB 网站，使用机构邮箱注册账号。如果所在机构已购买 MATLAB 服务，你应该能够从该网站下载 MATLAB 的发行版本并安装。

COMSOL 与 LiveLink for MATLAB

在计算机上安装 MATLAB 后，就可以继续安装 COMSOL 和 LiveLink for MATLAB。为此，你需要访问 COMSOL 网站，使用机构邮箱注册账号。如果所在机构已订阅 COMSOL 产品，就可以从该网站下载 COMSOL 的发行版本并安装。在安装过程中，安装程序会引导你选择所需模块，例如波动光学、传热等。此时请记得选择 LiveLink for MATLAB 模块，COMSOL 的安装程序会自动配置面向 MATLAB 的 API。如果安装成功，你将在开始菜单中看到 COMSOL Multiphysics with MATLAB。

使用方法

假设你已经建立了一个 COMSOL 仿真文件（.mph），并在其中保存了结果。接下来介绍如何在 MATLAB 中提取这些仿真数据。首先，打开“COMSOL Multiphysics with MATLAB”，它将启动两个窗口。一个窗口是 MATLAB，另一个是用于建立 COMSOL 与 MATLAB 之间连接的命令行窗口。你可以像使用普通 MATLAB 界面一样，在这个 MATLAB 窗口中创建并运行 .m 脚本。不同之处在于，这里允许使用一些特殊命令来访问 COMSOL 仿真文件。有关这些命令的说明，请在 MATLAB 界面中输入“help mpi”。

LiveLink for MATLAB 提供的一些常用命令如下：

mphopen：将 COMSOL 仿真文件加载到 MATLAB 中。用法示例：model = mphopen(filename)。
mphglobal：对 COMSOL 仿真文件中保存的指定解计算全局变量。用法示例：neff = mphglobal(model, 'ewfd.neff', 'dataset', 'dset1', 'outersolnum', 1)；该命令返回数据集 1 中解编号为 1 的光学模式的有效折射率。
mphinterp：利用插值计算指定位置处的场值。用法示例：mphinterp(model, 'ewfd.Hz', 'coord', coord_mat)；该命令返回由 2-by-N 矩阵 coord_mat 指定的 N 个位置处的磁场复振幅。
mphnavigator：在 MATLAB 中启动图形用户界面，以查看 COMSOL 仿真文件。该窗口有助于查找数据集和解的编号。用法示例：mphnavigator(model)。