微流控研究领域必备的科研技能
走近微流控
微流控是一门涉及化学、流体力学、材料科学和生物医学的新兴交叉学科。微流控技术在生物检测、化学分析和乳液合成等领域都有很好的应用前景。我们能看到目前发表在高档次期刊上的微流控文章许多都在文章中加入了仿真模拟部分，充分发挥仿真模拟的优势能够极大的帮助我们的研究工作。例如以下发表在Nature Communications 和 Nano Letters 上的文章都利用仿真模拟展示了微流通道中的流场分布和通过模拟研究了一些相关因素对流动的影响，一些难以通过实验的到的信息我们都可以通过模拟很好的展示出来。
Nature communications, 2013, 4,1826.
Nano Lett. 2012, 12, 3587.
我们可以看到微流控器件的设计过程中往往涉及到对多个物理过程的理解，包括流体在特定通道内的流场分布、不混溶两相流体的流动的控制、溶质在微流控通道内的输运和扩散、以及流体在电场、光场或声场这类外场作用下的响应，理解这些物理因素的相互作用是设计微流控器件的关键。
另一方面由于微流控芯片的制备往往需要用到微纳加工工艺，使得制备一套微流控设备要花费很多时间和精力。所以在实验上制备微流控器件之前，先通过理论上建模仿真优化设计方案是提高科研效率的必要途径，在论文中增添理论模拟的部分也能提升文章质量，助力冲击高档次期刊。
COMSOL Multiphysics是一款非常灵活易用的有限元模拟软件，能够非常方便地模拟微流体领域的各种物理问题。目前微流控领域以及液滴亲疏水浸润性方面几个热点研究方向我们都能通过 COMSOL Multiphysics 进行仿真模拟。
单相流
流体流动接口使用压力、流速等物理量以及粘度、密度之类的物理属性来定义流体流动问题。层流物理接口包含不可压缩流和弱可压缩流物理模型。该流体流动接口还可以仿真非牛顿流体。当雷诺数明显小于 1 时，可以使用蠕动流物理接口。这通常称为 Stokes 流，在粘性流动占主导地位时适用。它通常适用于微流体器件。
薄片混合器：图中所示的器件可以增强两种流体在薄片流中的混合效果
两相流
COMSOL含有三种不同的方法用于两相流仿真：水平集、相场和移动网格。它们用于模拟两种相界面分隔开的流体，并跟踪移动界面变化，包括界面弯曲形变和表面张力。水平集和相场方法使用固定的背景网格，并通过求解附加的方程来跟踪界面位置。移动网格方法求解移动网格上的流动方程，使用内部边界来表示流体相界面。在这种情况下，通过任意拉格朗日欧拉法 (ALE) 求解附加方程来确定网格形变。所有这些方法及其物理接口均支持可压缩和不可压缩层流，且其中一种或两种流体可以为非牛顿流体。
T形状管中两种不混溶液体形成液滴
水在毛细管中上升
多孔介质流
微尺度几何结构内也会发生多孔介质流动。当孔隙大小处于微米范围时，流动通常主要受摩擦力影响，因而可以使用 Darcy 定律。微流体模块具有利用 Darcy 定律仿真多孔介质流的专用物理接口。在这种情况下，垂直于流动的剪切应力会被忽略。对于中间流，模块提供了 Brinkman 方程物理接口。该物理接口用于模拟不能忽略剪切应力的多孔介质流。模块同时包含了 Stokes-Brinkman 公式（适用于极低流速）和 Forchheimer 阻力（用于考虑较高速度的影响）。流体可以是不可压缩，或可压缩的（马赫数小于 0.3）。
用于自由和多孔介质流模型的专用物理接口会使用 Brinkman 方程和层流模型分别模拟两种介质内的流动，并自动设定两者之间的耦合。这些接口也适用于多孔介质内的微流体。示例应用包括纸基微流体和生物组织中的传递。
薄片混合器：图中所示的器件可以增强两种流体在薄片流中的混合效果
电流体力学效应
在微尺度下，可以利用一系列的电流体力学效应来影响流体流动。微流体模块是用于模拟几乎所有此类效应的优秀工具。对于给定的施加电压，电场强度会随尺度改变而发生相应比例的变化，这样可以更容易地使用适度电压对流体施加相对较大的电场。在电渗中，流体表面的带电双电层 (EDL) 中的未补偿离子会被电场移动，从而引起流体流动。微流体模块提供了一种专用的电渗流速度边界条件，作为一种流体壁边界条件。流体中带电或极化粒子上的电泳力和介电泳力可以用于驱动粒子运动，正如磁电泳中的抗磁力。粒子追踪模块内预定义了电泳和介电泳粒子作用力。微流体模块与 AC/DC 模块结合时，您可以模拟交流介电泳现象。
电渗流引起的物质输运
介电泳分离不同大小的细胞
在微型器件中很容易通过电润湿现象操控接触角。电润湿是许多新型显示技术的基础原理。微流体模块中可以使用包含电压参数的用户定义表达式来直接控制接触角。
模拟电润湿现象操控接触角
质量传递
微流体模块提供一个用于仿真稀物质传递的专用物理接口。该接口假设混合物中的一种成分（溶剂）过量存在（90 mol% 或更高），可以仿真这种混合物通过扩散、对流（与流体流动耦合时）和电场迁移等方式进行的化学物质传递。它通常用于模拟混合器的性能。要模拟微流体器件中的化学反应，可以将微流体模块与化学反应工程模块组合，当然，这也可以使用浓物质传递接口进行组合。
可控扩散混合的 H 形微流池，模拟通过扩散从一个流传递到另一个流的物质量。
能应用仿真模拟的微流控研究领域非常多，除了上述例子以外还有以下方面：毛细管设备，化学和生化传感器，介电泳 (DEP)，DNA 芯片，电致粘合，电动流，电渗，电渗，电润湿，乳液，喷墨打印机，芯片实验室，磁泳，微反应器、微泵和微混合器，微流体传感器，稀薄气流（滑动流），静态混合器，表面张力效应，两相流，高分子流体和粘弹性流体，微流控光学，等等。
学会使用模拟能帮助我们优化器件设计，分析和理解各种物理过程，提高科研效率，有助于创造优质科研成果。
如今在高档次文章中结合COMSOL仿真模拟来解释科学问题，展示物理机制的方式已经变的越来越常见。特别是对于这种机理解释形文章，一些仿真模拟可以说是必不可少的。
COMSOL是一个多物理场仿真软件，功能全面，覆盖面广泛，软件用界面友好，如今已成为科研人员首选的模拟仿真软件。学会使用COMSOL也是一个非常有用的科研技能。
为了让更多科研人员能够迅速且科学地掌握这一前沿高效的数据分析软件，北京中科幻彩动漫科技有限公司举办主题为“科研模拟•学术仿真”的文章档次提升专题培训！！！
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科研模拟·学术仿真专题培训会
2019年11月16-17日 上海·复旦大学
2019年11月23-24日 北京·中科院过程所
2019年12月21-22日 广州·华南师范大学
2019年12月28-29日 北京·中科院过程所
2020年01月11-12日 上海·复旦大学
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课程概要
提高文章中稿率、冲高影响因子的关键，在于数据的说服力是否足够强大。实验结果不理想，数据不够完美，论文内容缺乏支撑，这些问题有限元仿真模拟都可以轻松解决。帮助文章轻轻松松更上一区，让你的实验结果从此告别“差强人意”，高影响因子不是梦！
在当今的高档次科研论文中我们能够见到许多工作都使用到了仿真模拟来阐述科学问题。一直以来仿真模拟就是一项重要的科研技能，在许多物理和工程类学科（力学，光学，流体力学，电磁学，声学，化工）中发挥着不可替代的作用。许多科研工作的理论分析，结构设计和优化都依靠仿真模拟来完成。近年来随着交叉学科的发展，仿真模拟的需求也不限于上述的学科，在新兴的材料科学，能源科学，生命科学的研究工作中也越来越多的应用到仿真模拟这一工具。另一方面随着友好易用的商用仿真模拟软件COMSOL的出现，仿真模拟不再是一项需要深厚理论基础的高门槛技术。通过COMSOL软件的使用，越来越多的科研工作者可以利用仿真模拟帮助自己的研究工作。
本课程专门针对科研学术领域，为学员提供仿真模拟软件COMSOL Multiphysics 软件使用的全面详细讲解。课程从入门级内容开始，循序渐进地讲解数值仿真中的模型分析方法，以及建模操作流程（其中包括创建几何、网格剖分、设定物理场、求解及结果的后处理等），让学员全面掌握整个建模流程，并能够独立地使用 COMSOL 求解相关仿真问题。有无基础的学员均可参加培训，我们将根据学员的专业背景和软件基础量身定制课程内容。
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课程内容
1.入门有限元仿真模拟
有限元方法的基本内涵，仿真模拟基本理论的讲解，以及该方法在科学研究中的广泛应用领域和重要意义，能够帮助科研人员解决的实际问题，不同仿真模拟软件（COMSOL ANSYS Abaqus）的特点和在科研上运用的优缺点比较；
COMSOL 软件介绍及基本操作演示和教学，包括软件界面学习、创建和导入几何模型、物理场设置、网格剖分与求解和结果后处理等。
2.有限元模拟的一般思路和通用方法
解线性和非线性有限元法的理论基础，了解COMSOL 多物理场仿真软件的基本知识，以典型的多物理场模拟为入门教学案例，帮助学员迅速入门并掌握有限元分析方法的基本思路，并能够灵活应用于自己的研究领域。
3.COMSOL软件的高级使用技巧
结合大量科研实际案例进行实践操作过程的演示教学，包括几何建模注意事项，优化网格划分的方法与技巧，结果后处理与复杂图表的绘制方法，多物理场耦合的方法与技巧，通过函数、变量与自定义方程的使用模拟复杂的问题等，深入学习COMSOL软件的高级操作技巧，并结合学员科研背景进行案例演示，进一步挖掘实操中的常用技巧。
4.多物理场仿真建模的高效技术解决方案
结合实例学习多物理场仿真有限元法的数学理论基础，多物理场耦合的分析方法和注意事项，添加方程式及耦合分析；求解时域，频域和特征值问题；移动网格和自适应网格方法，查找，理解和排除建模中的错误，用户工作效率最大化的有效建模，仿真模拟在科研中的实战演练，结合学员背景与最新顶级期刊案例进行仿真模拟实战训练，进一步深入学习COMSOL软件的指导与建议，针对科研工作中的问题和老师当面交流，理清思路，解决模拟困难。
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部分教学案例展示
几何建模注意事项
优化网格划分的方法与技巧
结果后处理与复杂图表绘制
多物理场耦合的方法与技巧
通过函数、变量与自定义方程
的使用模拟复杂问题
纳米摩擦发电机仿真模拟
微流体物质混合模拟
金属光栅衍射
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课程试听
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学员作品
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模拟案例
更多案例：http://www.zhongkehuancai.com
讲师简介
Dr. Li / Dr. Wang
中科幻彩仿真模拟事业部技术总监
中国科学院博士
美国加州大学洛杉矶分校博士后
全国物理奥林匹克竞赛金牌
美国数学建模大赛一等奖（Final Winner）
以第一作者身份著述的多篇论文在众多顶级杂志发表：
《Nature Communications》
《Science Advances》
《Advanced Materials》
《JACS》
……
12年化学/材料/物理/工程/生物仿真模拟经验
300+通过模拟显著提升文章档次的案例
凡报名培训的学员将免费获赠COMSOL高级建模指导资料，科研常用有限元模拟案例模型文件及各学科领域计算公式资料文件，课后学员交流群持续讨论学习/专业讲师答疑指导
学员群课后交流 讲师随时解答
学员培训感受
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课程特色
★特色一：COMSOL可以更好地服务于科研群体。我们课程将从科研实例出发，帮助学员掌握各种技巧和套路，轻松玩转有限元模拟软件。
★特色二：讲师总结八年有限元模拟经验，带领学员快速入门，学会如何从实际问题中提炼出物理模型，建立物理建模思维，掌握仿真模拟的一般方法和通用思路。
★特色三：将化学、物理、生物、材料等领域中典型模型作为实战案例，同时根据学员专业背景进行素材整理，量身定制课程内容，将学以致用发挥到极致。
★特色四：建立专属学员微信群，课前专业助教协助安装软件下载素材包，课后讲师长期群内随时答疑，不定期推送模拟技能提升小视频，帮助学员轻松应对仿真模拟中的常见难题。
★特色五：我们承诺：学员一次报名，终身免费复学。无需担忧学不会、学不精，只要你愿意学，幻彩保证奉陪到底。
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往期现场
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报名通道
时间地点：
2019年11月16-17日 上海·复旦大学
2019年11月23-24日 北京·中科院过程所
2019年12月21-22日 广州·华南师范大学
2019年12月28-29日 北京·中科院过程所
2020年01月11-12日 上海·复旦大学
注册费用：
原价：2990元/人
团报价：2790元/人（3人及以上）
报名咨询：17611790910（毛老师）
备注：如有专场培训需求，可安排讲师赴贵单位开展专场培训，专场培训价格更优
提供正规发票（包括会议注册表、邀请函等报销材料）、费用包含两日午餐，住宿及其他费用自理
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报名方式
扫描下方二维码在线填写报名表，工作人员会在收到报名信息的第一时间电话联系确认相关信息
表单报名如出现异常，请联系助教
Tel:17611790910（微信同号）
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缴费方式
1.银行转账汇款（由默希科技代收）
开户行：北京银行中关村海淀园支行
收款单位：默希科技（北京）有限公司
银行账号：20000033833400015141062
备注：姓名+单位+场次
2.支付宝转账
企业支付宝账户：mosikj@126.com
请核对户名：默希科技（北京）有限公司
3.现场刷卡/现金
培训当天可刷公务卡或现金或微信支付，请扫码填写报名信息以便我们提前为您准备发票等报销手续
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常见问题
Q：有限元仿真模拟对我的论文有怎样的帮助，真的能提高文章档次吗？
A：对于一部分的研究领域，例如人工超材料，理论上的模拟计算可以说是必不可少的。而对于更多的研究领域，模拟计算可以作为实验的补充，能进一步验证实验的结论，提高结论的说服力。理论模拟丰富了文章的内容，在工作量上也使文章更充实。另外模拟计算很多时候可以优化实验设计，提高实验效率。
Q：我是零基础学员，两天的时间也能学会吗？
A：我们的培训就是针对零基础学员的。我们的课程一方面讲授模拟软件的使用，更重要的是另一方面讲解科研中的理论建模的思维方法。如何把模拟加入自己的科研工作，提升文章的质量。
Q：什么专业方向都可以做有限元模拟吗？
A：有限元方法是一种一般性的数值计算的方法，用来求解各种偏微分方程，理论上只要是能用偏微分方程描述的物理化学过程都可以都用有限元方法求解。有限元不仅在各个物理学科和工程领域这些传统领域有广泛的应用，而且现在越来越多的运用到交叉学科的研究中，例如柔性传感器件，能源器件，生物工程，微流控等等几乎目前所有的热门研究领域。
Q：每场培训有多少学员呀？不会是那种人山人海的大课吧？
A：为保证教学质量，也为学员营造舒适的学习环境，我们每场培训都会将招生人数限制在30人以内，以保证良好的课堂秩序，同时安排助教协助学员进行软件安装、现场答疑、课堂辅助教学等。
Q：我是慢热型的学生，接受新知识慢，一次学不够怎么办？
A：老学员可以免费复听，一次报名终身免费复学，只要你学不够，我们就一直教下去～
Q：可以开具发票进行报销吗？
A：当然可以！我们将为学员开具正规发票，并可以根据学员报销需求提供培训邀请函、项目明细清单、会议注册表等材料，并在培训当天将发票和报销材料发放给学员。
Q：培训提供食宿吗？
A：我们为学员提供两日培训的午餐，住宿需要学员自费，我们会在报名确认邮件中发送周边酒店信息，方便学员选择和预定。老学员复听不再重复安排午餐和资料，带着身份证现场签到即可。
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