关于数学软件femlab

、 FEMLAB应用领域：

世界领先、功能强大的专业有限元软件包FEMLAB应用领域：

l 声学l 生物科学；l 化学反应；l 弥散l 电磁学l 流体动力学l 燃烧罐l 地球科学l 热传导l 微电机系统l 微波工程l 光学l 光子学l 多孔介质l 量子力学l 无线电频率部件l 半导体设备l 结构力学l 传动现象l 波的传播2、FEMLAB应用模块：

虽然用户可以自己通过建立几何模型进行建模，决定采用何种方程并把它们输入到软件当中去，但是通常这些都不是必须的。FEMALB软件核心包中集成了大量的模型，它们都是针对不同的物理领域，主要有：

l 声学；l 集中――弥散l 热传导l AC-DC电磁场l 静电场l 静磁场l 不可压缩流体

l 结构力学l Helmholtz方程l Schrödinger方程l 波动方程l 广义偏微分方程

当你在FEMLAB用户界面中激活任意一个模型库时，你所需做的只是建立几何模型，提供必要的参数。你也可以针对你所有的几何模型，或者是部分模型而有选择的激活模型库或者方程3、FEMLAB模型库

如上面所提到的，应用模型都是针对单一物理场的模型。但是大多数实际问题中，往往包含了多种物理场的叠加。为了帮助你理解怎样使用FEMLAB软件求解多场耦合问题，以及如何从创立自己的模型开始入手，FEMLAB标准版用户可以得到一张包含上百个演示例子的光盘。这些模型都非常具体而且使用，按照分类主要如下：

l 声学l 标准检验模型l 化学工程l 电磁学l 基于方程模型l 流体动力l 地球科学l 热传导l 跨专业模型l 多物理场l 量子力学l 半导体设备l 结构力学l 波的传播

另外，在化学工程模块、电磁场模块和结构力学模块中都分别包含了它们各自领域内的专业模型库。

4、FEMLAB 在科研方面：

定义和耦合任意数量偏微分方程的能力使得FEMLAB成为一个强大的分析工具。其灵活性和基于方程的建模方式可以帮助用户深入在MEMS、纳米技术、燃烧室、光子学、生物工程和许多其它领域内的研究。

5、FEMLAB在设计开发方面：

FEMLAB软件提供了一个快速、便捷的建模环境，这对设计开发完全适用。通过基于Java开发的界面环境，你可以快速的建模并通过改变参数来进行优化设计。程序的开放式结构和与MATLAB的集成对系统地进行模拟和分析提供了一个完美的环境。

6、FEMALB在教育方面

FEMLAB模型模拟和显示了所有物理和工程领域的应用。使用它的基于方程建模途径，使用者可以很容易地得到偏微分方程的详细解答。软件包的灵活性和易用性使FEMLAB软件成为一个有效的教学工具。使用FEMLAB软件可以大量地缩短在学习建模过程中所花费的时间，这样可以让老师和学生将更多的精力放在应用分析和结果上。

7、使用FEMLAB

通过FEMLAB的交互建模环境，你可以从开始建立模型一直到分析结束，而不需要借助任何其软件；FEMLAB的集成工具可以确保你有效地进行建模过程的每一步骤。通过便捷的图形环境，FEMLAB使得在不同步骤之间（如建立几何模型、设定物理参数、划分网格、求解以及后处理）进行转换相当方便，即使当你改变几何模型尺寸，模型仍然保留边界条件和约束方程。通过FEMLAB中基于Java的图形交互界面，可以很直观的创立模型。在界面环境下可以直接处理建模过程中的每一步操作，而不用通过繁琐的导入模型或者在不同步骤之间进行编辑。上图的模型解决了一个电动阀在静电场和Navier-Stokes方程耦合作用下的分析。

典型的建模过程包括如下步骤：

1. 建立几何模型：

FEMLAB软件提供了强大的CAD工具用于创立一维、二维和三维几何实体模型。通过工作平面创立二维的几何轮廓，并使用旋转、拉伸等功能生成三维实体。你也可以直接使用基本几何形状（圆、矩形、块和球体）创立几何模型，然后使用布尔操作形成复杂的实体形状。

你可以在FEMLAB软件中引入其它软件创建的模型。FEMLAB软件的模型导入和修补功能可以支持DXF格式（用于二维）和IGES格式（用于三维）的文件。也可以导入二维的JPG、TIF和BMP文件并把它们转化成为FEMLAB的几何模型，对于三维结构也同样如此，甚至支持三维MRI（磁共振数据）数据。

2. 定义物理参数：

虽然使用常规的建模方式完全可以建立出模型，但是FEMLAB软件可以使你的工作更加轻松方便。定义模型的物理参数只需要在预处理软件中对变量进行简单的设置，例如Navier-Stokes方程中的黏度和密度参数，以及电磁场中的传导率和介电常数等。参数可以是各向同性、各向异性的，可以是模型变量、空间坐标和时间的函数。

3. 划分有限元网格：

FEMLAB网格生成器可以划分三角形和四面体的网格单元。自适应为网格划分可以自动提高网格质量。另外，你也可以人工参与网格的生成从而达到更精确的结果。

4. 求解：

FEMLAB的求解器是基于C++程序采用最新的数值计算技术编写而成，其中包括最新的直接求解和迭代求解方法、多极前处理器、高效的时间步运算法则和本证模型。

5. 可视化后处理器：

FEMLAB提供了广泛的可视化能力，主要如下:

l 所有场变量和其它特殊应用参数的人工交互式图形处理；

l 一些求解运算参数在求解过程中的在线图形显示；

l 使用OpenGL硬件加速的高效图形处理；

l 使用AVI和QuickTime文件进行动画模拟；

l 边界和子域的集成；

l 横截面和部分模型的图形结果处理。

6. 拓扑优化和参数化分析：

很多情况下，模型的分析都包括参数的分析、优化设计、迭代设计和一个系统中几个部分结构之间连接的自动控制。在FEMLAB中参数化求解器提供了一个进行检测一系列变量参数的有效方式。典型的变量参数如代表材料性质、频率或反应率的参数等。你也可以将FEMLAB模型存成“.M”文件格式，将其最为MATLAB的脚本文件进行调用，然后进行优化设计或后处理。

FEMLAB中多物理场功能可以使你将不同的物理现象自由的耦合在一起进行计算。上图中，是一个微电机开关处于准静态电场和结构力学场耦合作用的模型。在结果中可以看出，电场产生了力的作用并将悬臂梁弯曲。

(还有呢自己去看）