摘要：几何建模是 COMSOL 多物理场仿真的第一步，也是决定仿真精度和效率的关键环节。本文将以 2025 年发布的 COMSOL 版本为基础，手把手带你完成从零开始的几何建模流程，并分享实用技巧，适合零基础用户快速入门。
一、建模前的准备：启动 COMSOL 并选择空间维度
- 打开 COMSOL Multiphysics，点击【模型向导 Model Wizard】。
- 选择空间维度：
- 2D：适合平面问题，如热传导截面、电磁场分布；
- 3D：适合结构力学、流体、电磁等立体问题；
- 轴对称：适合旋转对称结构，如圆柱形线圈、喷嘴等。
- 选择物理场（可跳过，后续再添加），进入【几何】建模界面。
二、基本几何体的创建与操作
1. 添加几何体（Primitives）
在【几何】节点下点击【添加】，选择以下图元之一：
| 类型 | 示例 | 参数设置 |
|---|---|---|
| 矩形 | Rectangle | 宽、高、位置 |
| 圆 | Circle | 半径、中心坐标 |
| 球体 | Sphere | 半径、中心坐标 |
| 长方体 | Block | 长、宽、高 |
提示：输入参数时建议使用变量名（如 L=10[mm]），便于后续参数化建模。
2. 几何变换操作
- 移动（Move）：沿坐标轴平移对象；
- 旋转（Rotate）：绕某轴或点旋转；
- 镜像（Mirror）：生成对称结构；
- 缩放（Scale）：调整大小，适配模型比例。
三、布尔运算：构建复杂结构的核心工具
COMSOL 支持三种基本布尔操作，类似于 CAD 软件中的“剪切”“融合”等功能：
| 操作 | 功能 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 联合（Union） | 合并多个几何体 | 构建整体结构 |
| 差集（Difference） | 从一个体中减去另一个 | 开孔、挖槽 |
| 交集（Intersection） | 保留公共部分 | 提取接触区 |
四、示例：“乐高砖”
- 2×4 Lego 砖全程参数化
- 草图→拉伸→线性阵列→布尔并集→圆角
- 4 个全局参数，一改全更新
目标：拿到人生第一个“可网格、可计算”实体
4.1、成品预览：
图 1：完成品渲染图，底座 32×16×9.6 mm，8 个圆柱凸点，四周 1mm 圆角
4.2、前置准备
- COMSOL 6.0 及以上（Multiphysics 模块即可，无需 CAD 导入）。
- 新建→模型向导→3D→空模型（物理场稍后再加）。
- 顶部菜单：模型开发器→全局定义→参数，新建下表参数（直接复制粘贴）：
| 变量 | 表达式 | 备注 |
|---|---|---|
| L | 32[mm] | 底座长边 |
| W | 16[mm] | 底座短边 |
| H_base | 9.6[mm] | 底座高 |
| R_stud | 2.4[mm] | 凸点半径 |
| H_stud | 1.8[mm] | 凸点高 |
| P_stud | 8[mm] | 凸点节距 |
| R_fillet | 1[mm] | 外围圆角 |
4.3、 Step-by-Step 可复现流程
（★ 为易踩坑点，务必看完提示再点“构建”）
4.3.1 拉底座
几何 1 → 右键 → 长方体 → 尺寸：长 L，宽 W，高 H_base → 构建。
★ 单位框留空即表示“使用全局单位”，不要写 32 mm 两次！
4.3.2 画第一个凸点
1.几何 → 工作平面 → 默认 xy 平面 → 建。
2.工作平面下 → 圆 → 圆心 (4[mm],4[mm])，半径 R_stud 。
4.3.3阵列 ：
- 方向 1：x 方向，间距
P_stud，数量 4； - 方向 2：y 方向，间距
P_stud，数量 2；
→ 构建，得到 8 个圆。
★ 若提示“阵列后对象相交”，说明节距填错，检查P_stud=8[mm]即可
1.选中“草图 1” → 拉伸 → 距离 H_stud → 构建。
★ 拉伸方向默认 +z，若方向反了把“反向”勾上即可。
4.3.4 布尔加成一个实体
几何 → 布尔操作 → 并集 → 对象选“长方体 1+阵列 1” → 建。
目的：让底座与凸点合并，后续圆角才不会出现内部边。
4.3.5 外围圆角
几何 → 圆角 → 选底座 4 条棱（可用“选择框”批量选） → 半径 R_fillet → 建。
★ 若圆角失败，把 R_fillet 改小（如 1 mm）再试，通常因相邻面不够长。
4.3.6 形成联合体 & 最终检查
顶部工具栏 → “全部构建” → 消息栏出现Build finished. 1 domain, 48 boundaries, 144 edges
即宣告几何可计算。
（域数 1 表示无内部自由面，网格能一次成功。）
五、 参数化验证（10 秒变 2×6 大砖）
把 L=32[mm] 改成 48[mm]，方向 1 阵列数量改 6 → 全部构建 → 新砖瞬间生成。
图 2：同一份文件，改两个数即得到 2×4→2×6