仿真实验报告

1、仿真软件实验实验名称：基于电渗流的微通道门进样的数值模拟实验日期：一、实验目的1、对建模及仿真技术初步了解2、学习并掌握Comsol Multiphysics的使用方法3、了解电渗进样原理并进行数值模拟4、运用Comsol Multiphysics建立多场耦合模型，加深对多耦合场的认识二、实验设备 实验室计算机，Comsol Multiphysics 3.5a软件。三、实验步骤1、建立多物理场操作平台 打开软件，模型导航窗口，“新增”菜单栏，点击“多物理场”，依次新增： “微机电系统模块/微流/斯 托 克 斯 流（mmglf）” “ACDC模块/静态，电/传导介质DC（emdc）” “微 机

2、电 系 统 模 块/微流/电动流（chekf）”2、建立求解域 工作界面绘制矩形，参数设置：宽度6e-5，高度3e-6，中心（0,0）。复制该矩形，旋转90°。两矩形取联集，消除内部边界。5和9两端点取圆角，半径1e-6。求解域建立完毕。3、网格划分 菜单栏，网格，自由网格参数，通常网格尺寸，最大单元尺寸：4e-7。4、设置求解域参数 求解域模式中，斯托克斯流和传导介质物理场下参数无需改动，电动流物理场下，D各向同性，扩散系数1e-8，迁移率2e-11，x速度u，y速度v，势能V。5、设置边界条件 mmglf入口1和7边界“进口/层流流进/0.00005” 出口5和12边界“出口/压

3、力，粘滞应力/0”； emdc入口1和7边界“电位能/10V” 出口5和12边界“接地” 其余边界“电绝缘”； chekf入口1“浓度/1”，7“浓度/0” 出口5和12“通量/向内通量-nmflux_c_chekf” 其余边界“绝缘/对称”。6、样品预置（1）求解器参数默认为稳态求解器，不用修改。（2）求解器管理器设置求解模式：初始值/初始值表达式，点变量值不可解和线性化/从初始值使用设定。（3）首先求解流体，对斯托克斯流求解，观察求解结果，用速度场表示。（4）再求解电场，改变求解模式，点变量值不可解和线性化/当前解，对传导介质DC求解，观察求解结果，用电位能表示。（5）再求解电动流，不改变

4、求解模式，观察求解结果，用电动流浓度表示。7、样品上样（1）改变emdc进口，边界7电位能由10改为3。对传导介质DC求解，结果用电位能表示。（2）改变chekf进口，7边界改为“通量/向内通量-nmflux_c_chekf”；求解域中x速度和y速度改为0去除载流作用；求解器设置改为瞬态求解器，时间改为“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用当前解，对电动流求解，结果用浓度表示。再求两次解，完成上样。8、分离样品（1）改变chefk进口，7边界“浓度/0”，1边界“浓度/-nmflux_c_chekf”。（2）改变cmdc进口，7边界“电位能/10”，1边界“电位能/3”。（3

5、）重新求解电场。求解模式为初始值表达式和当前解，对传到介质DC求解，结果用电位能表示。（4）样品分离求解。求解模式全部为当前解，对电动流求解，结果用浓度表示。四、实验结果五、讨论 在本次试验中，每一步操作都必须严格正确，而且参数的把握也一定要到位，只有对每一步的设置做到精确无误，才能保证最后的实验结果。我在样品上样时一直未能获得良好的上样结果，发现对瞬态求解器的时间比例进行修改，可以获得良好上样结果，同时，在样品分离改变chefk左进口浓度时发现修改数值导致结果错误，遂未修改浓度，得到了正确结果。因此，一定要在实验时对参数正确设置。通过对仿真实验课程的学习，及本次试验，我体会到仿真技术对于实验的帮助非常巨大，使得实验室进行的许多实验可以通过计算机模拟直接完成，节省了资源消耗，并极大地提高了实验效