Comsol Multiphysics

Comsol Multiphysics6.2

COMSOL Multiphysics是一款多物理场仿真软件,旨在帮助工程师、科学家和研究人员解决各种复杂的工程和科学问题。

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更新日期:2024年 3月 26日分类标签: 语言:中文平台:没限制

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COMSOL Multiphysics是一款多物理场仿真软件,旨在帮助工程师、科学家和研究人员解决各种复杂的工程和科学问题。该软件使用有限元分析方法,可以模拟和分析多个物理场的相互作用,包括结构力学、热传导、电磁场、流体力学和化学反应等。
COMSOL Multiphysics提供了丰富的建模和求解工具,用户可以根据自己的需求选择适当的物理场进行建模,并进行多物理场耦合求解。软件还提供了可视化工具,方便用户观察仿真结果并进行后处理分析。
该软件还支持用户自定义开发模块,并提供了丰富的应用模块和接口,可以帮助用户快速构建复杂的多物理场模型,减少模拟设计周期和成本。
总之,COMSOL Multiphysics是一款功能强大、灵活性高的多物理场仿真软件,适用于各种工程和科学领域的仿真建模与分析。

comsol multiphysics功能介绍

一、多物理场仿真带来精确的分析结果

工程仿真成功的关键往往取决于是否能够开发出通过实验验证的模型,以取代传统单纯依靠实验和原型的方式,同时能够从更深层面上理解产品的设计和流程,为之后的设计改进积累,打下基础。与实验或原型测试相比,建模仿真可以帮助开发人员更快、更有效、更精确地优化产品和过程。

对于comsol multiphysics用户来说,建模不再受制于其他仿真软件常常存在的各种限制,用户可以自由控制模型的各个方面。软件支持将任意数量的物理场现象耦合在一起,不仅如此,您还可以直接在图形用户界面(GUI)使用方程和表达式来输入用户自定义参数,以传统方法难以实现,甚至是完全无法实现的创造性方式来进行仿真。

精确的多物理场模型能够考虑各种可能的工况和相关的物理效应,能够帮助您理解、设计和优化真实工作条件下的产品和过程。

二、统一的建模工作流程

使用comsol multiphysics建模意味着,您可以在一个软件环境中,任意地切换电磁学、结构力学、声学、流体流动、传热和化学反应现象,或通过偏微分方程组建模的任何其他物理场等多个仿真。您还可以在单个模型中将这些领域的物理现象进行组合。COMSOL Desktop用户界面为您提供了完整的仿真环境和始终一致的建模工作流程,无论您想要分析和开发哪种类型的设计或过程,都可以遵循同样的建模流程。

三、几何建模和 CAD 软件接口

1、操作、序列和选择

comsol multiphysics的核心功能提供了丰富的几何建模工具,支持通过实体对象、表面、曲线和布尔操作等来创建零件。您可以通过操作序列来创建几何实体,序列中的每个操作都可以输入控制参数,方便您在多物理场模型中轻松地进行编辑和参数化求解。几何模型中的定义与其相应的物理场设置之间相互关联,这意味着只要几何模型发生变化,软件便会自动将此变化反应到所有与其关联的模型设置中。

您可以将几何模型中的材料域或表面等几何实体进行分组,创建不同的选择,并在定义物理场、划分网格以及后处理等后续操作中使用这些选择。不仅如此,您还可以通过一系列操作来创建参数化几何零件(包括相关选择),然后将它们存储到“零件库”中,以便在多个模型中重复使用。

2、导入、修复、特征修复和虚拟操作

CAD 导入模块和 ECAD 导入模块 支持将所有标准 CAD 和 ECAD 文件导入到 COMSOL Multiphysics 中。设计模块进一步扩展了 COMSOL Multiphysics 的几何操作功能。“CAD 导入模块”和“设计模块”均支持对几何模型执行修复和特征去除操作。软件也支持对表面网格模型(如 STL 格式)的导入,用户还可以通过 COMSOL Multiphysics 中的后续操作将其转换为几何对象。与几何序列中的其他操作类似,导入操作也可以与选择和其它相关操作结合使用,以执行参数化和优化分析。

作为特征去除和修复功能的备选方案,COMSOL软件还支持一些“虚拟操作”。对于如长条面和小面等这些几何特征,建模时包含它们通常并不提高仿真精度,虚拟操作可以用于去除这些几何特征对网格的影响。与特征去除功能不同的是,虚拟操作可以在不改变几何的曲率或保真度的情况下,生成更优质的网格。

四、众多预置接口和功能,支持基于物理场建模

COMSOL软件提供了一系列预定义的物理场接口,用于模拟各种物理现象,其中包括了很多常见的由多个物理场共同作用引起的现象。物理场接口是专门针对特定科学或工程领域问题建模的用户界面,用户在其中可以自由设定模型的各个方面 – 从参数定义、离散化,到分析和求解结果。

当选定某个特定的物理场接口后,软件会给出相应的研究类型供用户选择,例如瞬态或稳态求解。除此之外,软件还会自动推荐合适的数值离散化方法、求解器设置,以及对应于该物理现象的可视化和后处理图表。用户还可以对物理场接口进行自由组合,用来描述涉及多种物理现象的复杂过程。

comsol multiphysics平台软件预置了大量的核心物理场接口,涉及固体力学、声学、流体流动、传热、化学物质传递和电磁学等诸多领域。COMSOL产品库中包含的附加模块提供了丰富的专业用户界面,扩展了软件在相应领域的建模功能,是对软件核心建模功能的有力补充。

五、基于方程建模带来灵活、透明的建模功能

要想真正推动科学与工程研究及创新,软件工具仅提供一成不变的工作环境是远远不够的。理想的软件应该直接在用户界面中提供模型定义,并支持用户根据数学方程进行定制。COMSOL Multiphysics的功能应运而生,完全具备这种级别的灵活性,在生成数值模型之前,其内置的方程编译器可以先快速地编译表达式、方程及其他数学描述。软件支持在物理场接口中添加和定制表达式,用户可以将这些表达式自由耦合,从而模拟多物理场现象。

丰富的定制功能不仅限于此。借助“物理场开发器”,您还可以根据自己的方程来创建新的物理场接口,并在之后的建模工作中调用和修改这些接口,也可以将其分享给其他同事。

六、自动和手动网格剖分

根据物理场的类型或多物理场组合,COMSOL Multiphysics提供了多种模型离散化和网格剖分方面的方法供您选择。离散化方法主要是基于有限元方法(相关方法的完整列表,请参见本页的求解器一节),而通用的网格剖分算法可以使用相应的单元类型来创建与所用数值方法相匹配的网格。例如,默认算法可以采用自由四面体网格,或采用四面体与边界层网格的组合,来实现更迅速、更精确的求解。

对于所有网格类型,都可以在求解过程中或研究步骤序列中执行网格细化、重新剖分网格或自适应网格剖分操作。

七、研究步骤序列、参数研究和优化

1、研究或分析类型

当您选中某个物理场接口后,COMSOL Multiphysics会给出相应的研究(分析类型)。例如,对于固体力学分析,软件会建议您执行瞬态、稳态或特征频率研究;对于 CFD 问题,软件则只建议您使用瞬态和稳态研究。当然,您也可以自由地选择其他研究类型。 用户可以通过设定一系列研究步骤来构建求解过程,其中,用户可以选择每个研究步骤中所求解的模型变量。在求解序列中,任何研究步骤所得到的解都可以用作后续研究步骤的输入。

2、扫描、优化和估计

任何研究步骤都可以通过参数化扫描来运行,参数化扫描可以基于模型中的一个或多个参数,包括几何参数、物理场定义中的设置等。您可以使用不同的材料及其定义的属性来执行扫描,也可以对一组定义的函数执行扫描。

您可以使用优化模块执行优化研究,对多物理场模型进行拓扑优化、形状优化或参数估计。COMSOL Multiphysics提供无梯度和基于梯度两种优化方法。最小二乘法公式和一般优化问题公式可用于参数估计。软件还提供内置的灵敏度研究,用于计算目标函数相对于模型中任何参数的灵敏度。

八、先进的数值方法实现精确求解

COMSOL Multiphysics的方程编译器为数值引擎提供了最佳动力:用于稳态(稳定)、瞬态、频域和特征频率研究的全耦合偏微分方程组。软件使用有限元法(FEM),对偏微分方程组的空间变量 (x, y, z) 进行离散化处理。对于某些特定问题,也可以使用边界元法(BEM)将空间离散化。对于空间和时间相关的问题,则使用直线法,其中使用 FEM(或 BEM)将空间离散化,从而形成常微分方程组(ODE)。然后使用包括时间步进的隐式和显式方法在内的高级方法来求解这些常微分方程。

九、丰富的可视化和后处理工具帮助展示建模结果

尽情展示您的仿真结果吧!COMSOL Multiphysics提供了强大的可视化和后处理工具,可以帮助您以简洁有效的方式展示您的仿真结果。您可以使用软件的内置工具,也可以在软件中输入数学表达式,通过派生物理量来增强可视化效果。因此,您可以在 COMSOL Multiphysics中生成与仿真结果有关的任何物理量的可视化效果。

可视化功能包括表面图、切面图、等值面图、截面图、箭头图和流线图等众多绘图类型。软件提供一系列数值后处理工具用于计算表达式,例如积分和导数。您可以计算实体、表面、曲边以及点上的任意物理量或派生物理量的最大值、最小值、平均值和积分值。许多基于物理场的模块还包含了特定工程和应用领域的专用后处理工具。

十、仿真 App 在分析、设计和生产之间架起沟通的桥梁

在许多组织中,往往都是少数的数值仿真专业人员需要为一个庞大的群体服务,后者通常是从事产品开发、生产人员,或者研究物理现象和过程的学生。为了顺应这一市场需求,COMSOL Multiphysics提供了开发仿真 App 的强大功能,借助“App 开发器”,仿真专业人员可以为原本通用的计算机模型创建直观且极具特色的用户界面 – 开发随时可用的定制 App。

您可以从通用模型着手,开发多个不同的 App,每个 App 都可以针对特定的任务而内置有限的输入和输出选项。App 既可以在客户端运行,也可以通过网页浏览器运行,其中可以包含用户文档,还可供您检查“允许范围内的输入”,并通过单击按钮生成预定义的报告。您可以使用 COMSOL Server的App管理和分发工具,通过网络或 Web 访问方式将开发完善的 App 分享给设计团队、制造部门、工艺操作员、测试实验室、用户以及客户使用。

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