comsol激光打孔水平集

几何模型得有个讲究。激光光斑直径通常几十微米，但为了计算效率，可以适当放大比例。比如用圆柱体模拟工件，半径200μm，厚度100μm就够了。COMSOL的几何节点这样写：

cylinder = model.geom.create('cylinder', 3); model.geom('cylinder').set('type', 'cylinder'); model.geom('cylinder').set('r', '200e-6'); model.geom('cylinder').set('h', '100e-6');

这里注意单位换算容易翻车，建议全程用[m]做基本单位。材料参数设置更刺激，得考虑温度依赖的导热系数。举个不锈钢的例子：

k = 14.9*(1 + 0.001*(T-293)) + 0.02*(T-293)^2; // 导热系数随温度变化 rho = 7900; // 密度 Cp = 500 + 0.5*T; // 比热容

这种非线性关系会让求解器容易发散，建议先用恒定值试算。激光热源用高斯分布最实在，COMSOL的热源项可以写成：

q_laser = P/(pi*r_beam^2) * exp(-(x^2 + y^2)/r_beam^2);

重点来了——水平集方程。相场模块里的输运方程控制界面演化：

phi_t + u*grad(phi) = gamma*div(epsilon*grad(phi) - (phi*(1-phi))*(grad(phi)/|grad(phi)|))

这里epsilon是界面厚度参数，gamma是重新初始化系数。实际调试时有个骚操作：把epsilon设为网格最大尺寸的1.5倍，能有效防止数值震荡。时间步长别贪快，建议用自动时步配合BDF求解器。

comsol激光打孔水平集

后处理阶段推荐用切割线数据导出，观察孔深随时间变化。导出数据到MATLAB做个曲线拟合：

depth = 2.3e-6 * t.^0.85; // 典型经验公式 plot(t, depth, 'LineWidth', 2); xlabel('Time (s)'); ylabel('Drilling depth (m)');

模拟完记得验证网格独立性。至少做三次不同尺寸的网格计算，当孔深变化小于5%时才算靠谱。最后提醒，多物理场耦合要考虑等离子体屏蔽效应，这个得在电磁场模块加吸收边界条件，不然能量损失算不准。