3. 模型对象与API结构解析

在COMSOL中，模型树是用户最熟悉的界面元素：几何、网格、物理场、研究、结果依次排列，点击即可操作。但在脚本化批量仿真中，模型树不再只是界面，而是一套可编程的对象模型。理解模型树节点与API对象之间的映射关系，是编写可靠批处理脚本的前提。本节围绕Model、Component、Geometry、Mesh、Physics、Study等核心节点，说明它们在脚本中的对象类型、访问路径与常用属性。

从模型树到对象树：层级映射

COMSOL的API采用严格的树形结构。顶层对象是Model，对应一个.mph模型文件。Model之下挂载若干Component，每个Component内部再依次包含Geometry、Mesh、Physics、Study、Results等节点。脚本访问任何节点，都必须从Model出发，沿层级逐级定位。例如，要获取第一个组件的几何对象，路径是model.component("comp1").geom("geom1")；要获取其中的网格，则是model.component("comp1").mesh("mesh1")。这种“父对象.子对象(标签)”的链式调用，与模型树中的展开层级完全一致。

需要特别注意的是，模型树中显示的节点名称（如“几何1”“网格1”）是标签（tag），而脚本中使用的字符串正是这些标签。标签在创建时指定，通常为geom1、mesh1、solid、std1等。如果模型由GUI手动创建，标签可能带有默认后缀；如果由脚本创建，则完全可控。批量仿真中建议统一命名规范，例如所有几何用geom1，所有网格用mesh1，避免因标签不一致导致脚本失效。

核心节点的对象类型与常用操作

Model是整个脚本的根对象。它负责模型的创建、保存、加载和求解调度。常用方法包括model.save("path.mph")、model.solve("std1")、model.result()等。在批量仿真中，通常先加载一个模板模型，再修改参数并求解，因此ModelUtil.load()和model.save()是高频调用。

Component是物理建模的容器。一个模型可以包含多个组件，但批量仿真通常只操作一个组件。Component对象提供了geom()、mesh()、physics()、study()、result()等工厂方法，用于获取或创建子节点。例如model.component("comp1").geom().create("geom2", 3)会创建一个新的三维几何节点。

Geometry节点管理几何建模序列。其下包含feature子节点，如blk1（长方体）、cyl1（圆柱）、sph1（球体）等。脚本中修改几何参数，本质是调用对应feature的set()方法。例如修改长方体尺寸：geom.feature("blk1").set("size", new double[]{0.2, 0.1, 0.05})。几何构建完成后，需要调用geom.run()使修改生效。

Mesh节点控制网格划分。常用feature包括size（全局尺寸）、ftri（自由三角形）、ftet（自由四面体）等。批量仿真中，网格参数往往随几何尺寸变化，因此需要动态设置。例如mesh.feature("size").set("hauto", 5)设置细化级别，或mesh.feature("size").set("custom", "on")后手动指定hmax。网格生成后需调用mesh.run()。

Physics节点是物理场接口的集合。每个物理场接口（如solid、ht、ec）下又有多个feature，如边界条件、域条件、初始值等。脚本中设置物理场参数，需要定位到具体feature。例如结构力学中固定约束：physics.feature("fix1").set("constrained", new int[]{1, 2})；热传导中热源：physics.feature("hs1").set("Q0", 1e6)。物理场设置完成后，通常不需要单独运行，而是在求解时统一处理。

Study节点定义求解类型和求解器配置。常见类型包括std1（稳态）、time1（瞬态）、eig1（特征值）等。Study下包含feature子节点，如stat（稳态求解器）、time（瞬态求解器）。脚本中可设置求解容差、输出时间步等。例如study.feature("time").set("tlist", new double[]{0, 0.1, 0.2, 0.5})。调用model.solve("std1")即可触发求解。

批量仿真中的对象访问策略

批量仿真通常需要遍历一组参数，每次修改模型、求解、提取结果。如果每次都重新创建模型，效率极低。更合理的做法是：加载一个已配置好的模板模型，在循环中修改参数、运行几何和网格、求解、导出结果，然后重置模型状态。这里的关键是理解哪些节点需要run()，哪些只需set()。几何和网格修改后必须run()，物理场和求解器设置通常只需set()，求解时自动生效。

另一个常见问题是标签冲突。如果脚本中多次创建同名节点，COMSOL会自动添加后缀，导致后续访问路径变化。因此，建议在脚本中显式指定标签，并在修改前先检查节点是否存在。例如：

if (model.component("comp1").geom().hasFeature("blk1")) {
    model.component("comp1").geom("geom1").feature("blk1").set("size", new double[]{L, W, H});
} else {
    model.component("comp1").geom("geom1").create("blk1", "Block");
    model.component("comp1").geom("geom1").feature("blk1").set("size", new double[]{L, W, H});
}
model.component("comp1").geom("geom1").run();

这段代码展示了“检查—修改或创建—运行”的标准模式。在批量循环中，将L、W、H替换为参数数组中的值，即可实现几何尺寸的批量变化。

结果节点的访问

求解完成后，结果数据通过Results节点访问。常用对象包括PlotGroup（绘图组）、Numerical（数值数据）、Export（导出）等。批量仿真中，通常需要将每次求解的关键结果（如最大应力、最高温度、探针值）导出到文件。例如：

double maxStress = model.result().numerical("int1").getReal()[0];
model.result().export("data1").set("filename", "result_" + i + ".txt");
model.result().export("data1").run();

这里int1是预先定义的积分或最大值算子，getReal()返回计算结果数组。通过循环索引i生成不同文件名，即可实现批量结果导出。

对象映射的常见误区

初学者容易混淆“模型树节点”与“API对象”的对应关系。例如，模型树中“几何1”下可能显示多个几何特征，但脚本中geom("geom1")只代表几何节点本身，具体特征需要通过feature("blk1")访问。再如，物理场接口在模型树中显示为“固体力学”，但脚本中标签是solid，而非中文名称。因此，编写脚本时必须以标签为准，不能依赖界面显示名称。

此外，不同COMSOL版本的API方法名可能略有差异。例如set()方法在多数版本中通用，但某些属性名可能变化。建议在脚本开头使用ModelUtil.showProgress(true)开启进度显示，便于调试。批量仿真前，先用单个模型验证脚本路径是否正确，再扩展到参数循环。