软件介绍
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COMSOL Multiphysics提供了直观且易于使用的图形用户界面和强大的建模工具,可以轻松创建几何模型,定义物理场,设置边界和初始条件,以及网格和求解设置。此外,它还提供了丰富的后处理功能,包括结果可视化、数据导出和报表生成等,方便用户对仿真结果进行分析和验证。
主要功能:
1. 多物理场耦合
物理场耦合:COMSOL Multiphysics支持结构力学、流体力学、热传导、电磁学、声学、化学工程、电化学、生物医学工程等多个物理场的耦合模拟。
灵活的物理场组合:用户可以根据需要自由组合不同的物理场,进行复杂的多物理场模拟。
2. 造型能力强
几何建模:提供丰富的几何建模工具,支持从简单几何形状到复杂三维几何形状的创建。
网格划分:采用先进的网格划分技术,可以根据需要生成高质量的网格划分,保证仿真的精度。
3. 有效的解决
多种求解器选项:提供多种求解器选项,包括直接求解器、迭代求解器、并行求解器等,满足不同仿真场景的需求。
高性能计算:支持多核处理器和分布式计算,显著提高仿真效率。
4. 丰富的物理模型库
预定义物理模型:提供了大量的预定义物理模型,包括传热、流体力学、电磁场、结构力学等,用户可以直接使用这些模型进行仿真。
用户自定义模型:用户可以根据需要使用COMSOL的偏微分方程(PDE)模块定义和求解新的物理模型。
5. 强大的后处理功能
结果可视化:提供丰富的结果可视化工具,包括2D和3D图形、轮廓、流线、动画等,方便用户理解和分析仿真结果。
数据导出:支持将仿真结果导出为多种格式,包括Excel、MATLAB、CSV等,方便用户进一步对数据进行分析和处理。
6. 易于使用的界面
模型开发人员:提供一个直观的模型开发人员界面,允许用户通过拖放和连接不同的组件来构建仿真模型。
交互式仿真:支持交互式仿真,用户可以在仿真过程中实时调整参数,观察仿真结果的变化。
7. 广泛的适用性
应用领域:COMSOL Multiphysics广泛应用于科研、工程设计、产品开发等领域,包括航空航天、汽车、能源、生物医药、材料科学等。
与其他软件集成:支持与MATLAB、Simulink、SolidWorks等软件集成,便于更复杂的仿真和分析。
改进功能:
1. 增强的仿真能力
数据驱动代理模型:为仿真应用和数字孪生提供强大的支持,能够快速生成准确的仿真结果,速度远快于相应的有限元模型。
高性能多物理场求解器:专为电机仿真而设计,支持对电机涉及的声学、结构力学、多体动力学、传热等多物理场现象进行分析,并通过运行优化仿真获得新的设计解决方案。
计算速度提高:
湍流CFD模拟的计算速度提高了40%。
室内和室内声学的脉冲响应计算速度提高了10倍。
在声学和电磁方向上,BEM算法的集群计算速度提高了7倍。
2.视觉功能改善
流线创建:用户可以使用表面上现有的流线绘图类型在表面上创建流线。用于创建统一大小的流线的算法提高了数据处理和操作效率,为增强可视化开辟了新的可能性。
等高级数和等高级数图:用于直观地呈现物理量水平随时间的变化。例如等值面序列图通过将特定的浓度值显示为等值面与时间的关系图,可以有效地显示污染物羽流随时间的扩散。
地板阴影视觉效果:增强的3D和深度感知,可以通过图形窗口工具栏轻松访问,并且可以选择创建阴影的光源,定义其位置,并修改地板平面的位置,阴影的清晰度和黑暗度。
3.App开发者功能增强
新的计时器功能:允许模拟应用程序自动执行指定的操作,例如读取数据,而无需额外的人为干预,这在为数字双胞胎或物联网系统开发模拟应用程序时特别有用。
地块配置选项:
可以通过右键单击结果节点并从打开的上下文菜单中选择Configuration来添加配置。通过图表绘制样式、多个解决方案或单个解决方案三种选项,您可以集中控制绘图组,从而在多个绘图组之间实现样式和数据集值的一致性,而无需单独调整每个组的设置。
提供将收藏的绘图添加到预定义的绘图窗口以便在其他模型中重用的功能。
对于图表图(xy图),通过图形窗口工具栏中的Enable Tooltip按钮支持交互式结果提取。
4. 求解器和性能优化
边界元优化:更适合高频电磁学和涉及薄间隙的问题,支持具有时间周期性的“解算变量”。
反对称问题处理:引入了使用快速傅里叶变换(FFT)处理反对称问题的选项,并增加了对左特征向量的支持,可用于非对称问题的模型约简和灵敏度分析。
集群和多核计算性能提升:集群和多核计算性能提升高达40%,边界元法(BEM)对集群内存平衡和性能也有明显提升。
非线性解算器性能改进:增加了一系列新的选项,以提高非线性解算器的性能或鲁棒性,包括平滑残差以减少非线性迭代次数的新选项,比例积分微分(PID)控制器的新选项等等。
5. 结构力学模块更新
固相场界面:用于模拟涉及固体内部移动界面的现象,如裂纹扩展、损伤演化和晶界生长。
固体传递界面:用于模拟固体材料中的材料传递、电迁移、氢脆等输运现象,可耦合到固体机械界面。
非饱和多孔弹性多物理耦合:固体中的水输运界面可以耦合到固体的力学界面。这种双向耦合将水压作为孔隙中的载荷,由此产生的结构变形改变了储水系数和孔隙率。
旋转机械多物理场界面中的磁弹性相互作用:耦合固体机械界面、旋转机械磁界面和动态网格特性,模拟磁场与结构变形之间的双向耦合。
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(图 1)
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