COMSOL声学（线下）-光电（线上），几十种案例仿真

（一）案列应用实操教学：

案例一

光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解

案例二

类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析

案例三

传播表面等离激元和表面等离激元光栅等

案例四

超材料和超表面仿真设计，周期性超表面透射反射分析

案例五

光力、光扭矩、光镊力势场计算

案例六

波导模型（表面等离激元、石墨烯等）本征模式分析、各种类型波导传输效率求解

案例七

光-热耦合案例

案例八

天线模型

案例九

二维材料如石墨烯建模

案例十

基于微纳结构的电场增强生物探测

案例十一

散射体的散射，吸收和消光截面的计算

案例十二

拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真

案例十三

二硫化钼的拉曼散射

案例十四

磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真

案例十五

光学系统的连续谱束缚态

案例十六

片上微纳结构拓扑优化设计(特殊情况下，利用二维系统来有效优化三维问题)

案例十七

形状优化反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器

案例十八

非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等

案例十九

微纳结构的非线性增强效应，以及共振模式的多极展开分析

案例二十

学员感兴趣的其他案例

（二） 软件操作系统教学：

COMSOL

软件入门

初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法

COMSOL软件基本操作

Ø  参数，变量，探针等设置方法、几何建模

Ø  基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等

Ø  特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等

Ø  高效的网格划分

前处理和后处理的技巧讲解

Ø  特殊变量的定义，如散射截面，微腔模式体积等

Ø  如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画

Ø  数据和动画导出

Ø  不同类型求解器的使用场景和方法

COMSOL

软件进阶

COMSOL中RF、波动光学模块仿真基础

Ø  COMSOL中求解电磁场的步骤

Ø  RF、波动光学模块的应用领域

RF、波动光学模块内置方程解析推导

Ø  亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式

Ø  RF方程弱形式解析，以及修改方法(模拟特殊本构关系的物质)

Ø  深入探索从模拟中获得的结果

（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）

边界条件和域条件的使用方法

Ø  完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景

Ø  阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用

Ø  求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准

Ø  远场域和背景场域的使用

Ø  端口使用场景和方法

Ø  波束包络物理场的使用详解

波源设置

Ø  散射边界和端口边界的使用方法和技巧（波失方向和极化方向设置、S参数、反射率和透射率的计算和提取、高阶衍射通道反射投射效率的计算）

Ø  频域计算、时域计算

Ø  点源，如电偶极子和磁偶极子的使用方法

Ø  背景场的作用及使用方法

材料设置

Ø  计算模拟中各向同性，各向异性，金属介电和非线性等材料的设置

Ø  二维材料，如石墨烯、MoS2的设置

Ø  特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)

网格设置

Ø  精确仿真电磁场所需的网格划分标准

Ø  网格的优化

Ø  案列教学

COMSOL WITH MATLAB功能简介

Ø COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的物理场或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射计算)

Ø COMSOL WITH MATLAB 进行复杂函数的设置(如石墨烯电导函数的设置和仿真)

Ø  COMSOL WITH MATLAB 进行高级求解运算和后处理

Ø  COMSOL WITH MATLAB求解具有色散材料的能带

(一)  软件操作系统教学：

COMSOL

软件入门

初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法

COMSOL软件基本操作

Ø  参数，变量，探针，参数化扫描等设置方法

Ø  基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等

Ø  特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等

Ø  几何建模基础及网格划分技巧

前处理和后处理的技巧讲解

Ø  特殊变量的定义，参数化求解、设置等

Ø  如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画

Ø  派生值计算、数据和动画导出

Ø  不同类型求解器的使用场景和方法

COMSOL

软件进阶

COMSOL中声学模块仿真基础

Ø  COMSOL中求解声场的步骤

Ø  声学模块的应用领域

Ø  声学模块与其他物理场耦合案例（包含结构力学和层流等）

声学模块内置控制方程解析

Ø  压力声学方程在COMSOL中的求解形式

Ø  研究模块中求解变量的初始值、不求解的变量值等

Ø  深入探索从模拟中获得的结果，联合MATLAB求解其他声学参数

边界条件和域条件的使用方法

Ø  硬声场边界的作用和使用场景

Ø  阻抗边界条件、匹配边界条件、周期性边界条件的作用

Ø  求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准

Ø  声学与其他物理场耦合边界条件设置

波源设置

Ø  散射边界和端口边界的使用方法和技巧

Ø  频域计算、时域计算（瞬态分析）

Ø  点源，如单级点源、偶极点源和四极点源的使用方法

材料和网格设置

Ø  计算模拟中各向同性,各向异性等材料的设置

Ø  特殊本构关系材料的计算模拟

Ø  精确声场的网格划分要求及操作设置

COMSOL 接口功能及优化模块简介

Ø  COMSOL 导入模块简介

Ø  COMSOL WITH EXCEL 简介及案例应用

Ø  COMSOL WITH MATLAB 简介及案例应用

Ø  COMSOL 结构拓扑优化设计案例应用

(二)案列应用实操教学：

案例一

二维声子晶体能带结构计算和Dirac特性分析

案例二

三维弹性波声子晶体能带结构和传输谱计算

案例三

Comsol 结合Matlab求解声学超材料等效参数

案例四

声学超材料声隐身、声隧穿、声强反射仿真

案例五

声学超材料负折射特性及三维能带仿真计算

案例六

声学角动量和声学谷态及应用分析

案例七

考虑热黏性损失的声学结构传输特性分析

案例八

振动与噪声控制功能结构一体化设计

案例九

拓扑体能带计算和拓扑边缘态分析

案例十

声学高阶拓扑角态应用案例

案例十一

声泳力打印喷嘴谐振结构本征模式仿真分析

案例十二

声悬浮技术和声镊操控应用案例

案例十三

基于拓扑绝缘体的微粒分离仿真分析

案例十四

微流控中声辐射力场和声流场分析

案例十五

声学微流体泵应用案例

案例十六

声表面波传感器本征模式仿真分析

案例十七

声微流控细胞排列和分离仿真

案例十八

基于声阱的微流控仿真应用案例

案例十九

吸收式消音器和声滤波器案例分析

案例二十

超声无损检测及结构健康监测仿真

其他案例

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