仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、仿真軟件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：基于電滲流的微通道門進(jìn)樣的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)日期：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、對(duì)建模及仿真技術(shù)初步了解2、學(xué)習(xí)并掌握Comsol Multiphysics的使用方法3、了解電滲進(jìn)樣原理并進(jìn)行數(shù)值模擬4、運(yùn)用Comsol Multiphysics建立多場(chǎng)耦合模型，加深對(duì)多耦合場(chǎng)的認(rèn)識(shí)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)，Comsol Multiphysics 3.5a軟件。三、實(shí)驗(yàn)步驟1、建立多物理場(chǎng)操作平臺(tái) 打開(kāi)軟件，模型導(dǎo)航窗口，“新增”菜單欄，點(diǎn)擊“多物理場(chǎng)”，依次新增： “微機(jī)電系統(tǒng)模塊/微流/斯 托 克 斯 流（mmglf）” “ACDC模塊/靜態(tài)，電/傳導(dǎo)介質(zhì)DC（emdc）” “微 機(jī)

2、電 系 統(tǒng) 模 塊/微流/電動(dòng)流（chekf）”2、建立求解域 工作界面繪制矩形，參數(shù)設(shè)置：寬度6e-5，高度3e-6，中心（0,0）。復(fù)制該矩形，旋轉(zhuǎn)90°。兩矩形取聯(lián)集，消除內(nèi)部邊界。5和9兩端點(diǎn)取圓角，半徑1e-6。求解域建立完畢。3、網(wǎng)格劃分 菜單欄，網(wǎng)格，自由網(wǎng)格參數(shù)，通常網(wǎng)格尺寸，最大單元尺寸：4e-7。4、設(shè)置求解域參數(shù) 求解域模式中，斯托克斯流和傳導(dǎo)介質(zhì)物理場(chǎng)下參數(shù)無(wú)需改動(dòng)，電動(dòng)流物理場(chǎng)下，D各向同性，擴(kuò)散系數(shù)1e-8，遷移率2e-11，x速度u，y速度v，勢(shì)能V。5、設(shè)置邊界條件 mmglf入口1和7邊界“進(jìn)口/層流流進(jìn)/0.00005” 出口5和12邊界“出口/壓

3、力，粘滯應(yīng)力/0”； emdc入口1和7邊界“電位能/10V” 出口5和12邊界“接地” 其余邊界“電絕緣”； chekf入口1“濃度/1”，7“濃度/0” 出口5和12“通量/向內(nèi)通量-nmflux_c_chekf” 其余邊界“絕緣/對(duì)稱”。6、樣品預(yù)置（1）求解器參數(shù)默認(rèn)為穩(wěn)態(tài)求解器，不用修改。（2）求解器管理器設(shè)置求解模式：初始值/初始值表達(dá)式，點(diǎn)變量值不可解和線性化/從初始值使用設(shè)定。（3）首先求解流體，對(duì)斯托克斯流求解，觀察求解結(jié)果，用速度場(chǎng)表示。（4）再求解電場(chǎng)，改變求解模式，點(diǎn)變量值不可解和線性化/當(dāng)前解，對(duì)傳導(dǎo)介質(zhì)DC求解，觀察求解結(jié)果，用電位能表示。（5）再求解電動(dòng)流，不改變

4、求解模式，觀察求解結(jié)果，用電動(dòng)流濃度表示。7、樣品上樣（1）改變emdc進(jìn)口，邊界7電位能由10改為3。對(duì)傳導(dǎo)介質(zhì)DC求解，結(jié)果用電位能表示。（2）改變chekf進(jìn)口，7邊界改為“通量/向內(nèi)通量-nmflux_c_chekf”；求解域中x速度和y速度改為0去除載流作用；求解器設(shè)置改為瞬態(tài)求解器，時(shí)間改為“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用當(dāng)前解，對(duì)電動(dòng)流求解，結(jié)果用濃度表示。再求兩次解，完成上樣。8、分離樣品（1）改變chefk進(jìn)口，7邊界“濃度/0”，1邊界“濃度/-nmflux_c_chekf”。（2）改變cmdc進(jìn)口，7邊界“電位能/10”，1邊界“電位能/3”。（3

5、）重新求解電場(chǎng)。求解模式為初始值表達(dá)式和當(dāng)前解，對(duì)傳到介質(zhì)DC求解，結(jié)果用電位能表示。（4）樣品分離求解。求解模式全部為當(dāng)前解，對(duì)電動(dòng)流求解，結(jié)果用濃度表示。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果五、討論 在本次試驗(yàn)中，每一步操作都必須嚴(yán)格正確，而且參數(shù)的把握也一定要到位，只有對(duì)每一步的設(shè)置做到精確無(wú)誤，才能保證最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我在樣品上樣時(shí)一直未能獲得良好的上樣結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)瞬態(tài)求解器的時(shí)間比例進(jìn)行修改，可以獲得良好上樣結(jié)果，同時(shí)，在樣品分離改變chefk左進(jìn)口濃度時(shí)發(fā)現(xiàn)修改數(shù)值導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤，遂未修改濃度，得到了正確結(jié)果。因此，一定要在實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)參數(shù)正確設(shè)置。通過(guò)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，及本次試驗(yàn)，我體會(huì)到仿真技術(shù)對(duì)于實(shí)驗(yàn)的幫助非常巨大，使得實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的許多實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬直接完成，節(jié)省了資源消耗，并極大地提高了實(shí)驗(yàn)效