仿真（Simulation) 段力 2015.3.17
Outline The “5W1H” of the “simulation” About engineering experiment: Inputs→process → outputs Project: Goals, Tools: COMSOL Project: grouping and practice, etc
About simulation 仿真 - what 利用计算机 利用模型复现实际设计或系统中发生的本质过程 模型：物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的 系统：电气、机械、化工、水力、热力，社会、经济、生态、管理 通过对模型的计算机模拟实验来研究可能存在的现象和性质 方法：计算机+数值计算 又称模拟，两个主要步骤 建立仿真模型和 进行仿真实验
About simulation 仿真 – when + where 20世纪初：仿真技术已得到应用 90年代：集成电路、计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供了先进的工具，仿真的宽度大大拓宽： 近水楼台：集成电路本身的设计与制造 多类模型：物理、数学、化学、生物、社会、经济、商业…… 多行业与领域： 航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。 社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。
About simulation 仿真 - why 仿真引导设计，验证设计的有效性 经济 快 探索/开发/新颖/创新，设计思路 工程师们喜欢问自己，如果使用这种材料会怎么样，如果使用那种生产技术会不会更好？ 要想鼓励这些创新思路，并让这些"如果…会怎样"的问题都找到答案，企业所考虑的就是提供合适的工具，让工程师能够快速产生并测试他们的新点子。
About simulation 仿真 - tools Matlab，最早的数学、图形化工具 COMSOL Multiphysics 前身：ANSYS 有限元分析（FEA），计算机辅助工程（CAE）软件 COMSOL： 界面好 涵盖广阔物理： 力、热、电、波， 化学、生物 涵盖广阔应用领域和行业 EDA tools (Electronic Design Automation), 半导体行业、集成电路行业。 TCAD, Cadence, Mentor Graphics, Synopsys …
Simulation → tools →COMSOL
About simulation - how 解方程， 有限元，数值方法， 边界条件， 网格与节点
解方程，有限元，数值方法（例子）
网格、节点
程序
解
Outline The “5W1H” of the “simulation” About engineering experiment: Inputs→process → outputs Project: Goals, Tools: COMSOL Project: grouping and practice, etc
工程学实验：输入→过程→输出 INPUTS OUTPUTS Process
工程学实验→例子
DOE
试验设计 定义问题，定义项目 确定可能的因变量 确定可能的输出因子 效果与影响
试验设计→因变量 确定可能的因变量 主要与次要、变换类型、变换水平 输入因子的类型与应用 干扰因子 可控因子 常数项
试验设计→输出因子
试验设计→效果与影响 效果与影响 单因素影响 交互影响 主效果图 交互效果图
DOE的简单例子
Outline The “5W1H” of the “simulation” About engineering experiment: Inputs→process → outputs Project: Goals, Tools: COMSOL Project: grouping and practice, etc
定义问题，定义项目 Key words: YSZ, COMSOL ,TBC, thermal buffer coating, thin film, temperature, thermal conductance, heat transfer, aeroengine http://www.gfsoso.com/
COMSOL tools, project Goals, about: Steps: temperature profile, heat transfer, aero materials, thermal buffer coating, YSZ, structure and material dependence Steps: Software package Example, usage Project: grouping, practice, discussion, summary, presentation
COMSOL 孙云娜
COMSOL tools Software installation Simulation Steps: New → Model wizard → 2D (normal) →Physics (Heat transfer--solid)→ Study (Stationary) → Geometry (Unite) → Global definition (Parameters)→ Building model → Material (Add material)→ Heat transfer(Temperature, Thermal insulation, Convective heat flux) → Mesh(Fine) → Study (Computer)→ Results Where to change the parameters? Material properties Dimension, Size Temperature Boundary conditions
Reference videos, in the U drive
COMSOL project: Goals, about: Problem definition: aeroengine materials, thermal buffer coating, YSZ, temperature profile, heat transfer, … to study: temperature profile vs. structure and material Material and material properties Dimension (3D, 2D, symmetric model) Temperature boundaries
Summary Simulation is a useful tool to verify the design, and to enhance the creation / innovation Practicing COMSOL tool to solve a simple engineering problem gives an introductive opening for freshman students in the engineering field COMSOL provide a good analytical result for temperature buffer estimation of YSZ
Thank you! FIN Erli chen Fabrication III – Etching pds_67_eight http://www.memsnet.org/mems/processes/etch.html Thank you!