COMSOL Multiphysics? 5.5版本新增了功能強(qiáng)大的幾何建模工具、速度更快的求解器，以及兩個(gè)全新的專業(yè)模塊：金屬加工模塊和多孔介質(zhì)流模塊。

2019年11月14日，業(yè)界領(lǐng)先的多物理場(chǎng)仿真分析、仿真應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和部署的軟件解決方案提供商COMSOL 公司，在美國(guó)伯林頓發(fā)布了全新的COMSOL Multiphysics? 5.5版本(簡(jiǎn)稱COMSOL? 5.5版本)。在COMSOL 5.5版本中，設(shè)計(jì)模塊新增了一個(gè)全新的草圖繪制工具，可以輕松地創(chuàng)建幾何模型，并為幾何建模提供更加全面的參數(shù)控制;更新后的求解器大幅加快了求解的速度;新增加的兩個(gè)專業(yè)模塊——金屬加工模塊和多孔介質(zhì)流模塊，進(jìn)一步擴(kuò)展了產(chǎn)品的多物理場(chǎng)建模功能。

功能強(qiáng)大的參數(shù)化繪圖工具

設(shè)計(jì)模塊新增的草圖繪制工具，可以輕松地在二維或三維的工作平面圖內(nèi)為幾何模型添加尺寸和約束。“我們?cè)谀Ｐ烷_發(fā)器中集成了新的尺寸和約束工具，使其成為COMSOL Multiphysics 工作流程的組成部分?！?COMSOL數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)經(jīng)理Daniel Bertilsson說，“新的尺寸和約束工具可與COMSOL Multiphysics中的模型參數(shù)配合使用，支持模型求解、參數(shù)化掃描，以及參數(shù)優(yōu)化?！?/p>

使用設(shè)計(jì)模塊中具有尺寸和約束功能的草圖繪制工具，對(duì)微型閥中的流體流動(dòng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

聲學(xué)仿真的新增求解技術(shù)

無論是在過程工程、無損檢測(cè)還是消費(fèi)電子等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，超聲技術(shù)正變得越來越重要。聲學(xué)模塊新增的間斷伽遼金(Galerkin)方法的相應(yīng)功能，支持用戶對(duì)固體和流體中的超聲傳播進(jìn)行高效的多核計(jì)算，傳播介質(zhì)可以是帶有阻尼的、各向異性實(shí)際材料。該方法同樣適用于例如地震波分析等低頻應(yīng)用。軟件自帶的多物理場(chǎng)功能可以無縫耦合固體中的彈性波和流體中的聲波之間的傳遞過程。結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊，MEMS模塊和聲學(xué)模塊都包括此新增的彈性波功能。此外，聲學(xué)模塊還新增了流固聲學(xué)耦合功能。

對(duì)于頻域仿真，使用新增求解器，可以基于有限元方法處理更高頻率(更短的波長(zhǎng))的聲學(xué)問題。新求解器適用于分析封閉空間(如車廂)的內(nèi)部聲壓場(chǎng)，以及其他各類升序仿真問題。

使用專用求解器進(jìn)行聲場(chǎng)分析。圖示為在7 kHz頻率下基于有限元方法求解的汽車內(nèi)部聲壓場(chǎng)。

新增金屬加工模塊

在新增的金屬加工模塊中，用戶可以在COMSOL Multiphysics軟件環(huán)境中分析焊接、熱處理和金屬增材制造等領(lǐng)域中常見的金屬固態(tài)相變問題?！敖饘偌庸つK可以預(yù)測(cè)由金屬中由熱量驅(qū)動(dòng)的固態(tài)相變引起的變形、應(yīng)力和應(yīng)變?！盋OMSOL技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Mats Danielsson表示，“該模塊可以與其他任一COMSOL產(chǎn)品結(jié)合使用，進(jìn)行包括金屬固態(tài)相變?cè)趦?nèi)的幾乎任何多物理場(chǎng)分析。例如，用戶可以將其與傳熱模塊結(jié)合使用來研究熱輻射的影響，與AC / DC模塊耦合用于感應(yīng)淬火，以及與非線性結(jié)構(gòu)材料模塊耦合以更好地預(yù)測(cè)材料的特性?！?/p>

使用金屬加工模塊計(jì)算的齒輪淬火后的殘余應(yīng)力。

新增多孔介質(zhì)流模塊

多孔介質(zhì)流模塊為食品、制藥和生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)的用戶提供了研究多孔介質(zhì)運(yùn)輸問題的多種分析工具。 新模塊功能包括多孔介質(zhì)中的單相和多相流動(dòng)分析、干燥，以及裂隙中的運(yùn)輸分析。流動(dòng)模型涵蓋了飽和與變飽和介質(zhì)中的線性和非線性流動(dòng)，并自帶緩慢和快速多孔介質(zhì)流動(dòng)的特殊選項(xiàng)。多物理場(chǎng)仿真功能應(yīng)用廣泛，包括用于計(jì)算多組分系統(tǒng)有效熱參數(shù)的選項(xiàng)、孔隙彈性，以及固相、液相和氣相中化學(xué)物質(zhì)的輸運(yùn)。

使用多孔介質(zhì)流模塊進(jìn)行的相變材料填充床潛熱儲(chǔ)罐仿真。

優(yōu)化模塊帶來易用的形狀和拓?fù)鋬?yōu)化

多年來，機(jī)械、聲、電磁、熱、流體和化工領(lǐng)域的用戶已經(jīng)紛紛能夠使用COMSOL Multiphysics進(jìn)行形狀和拓?fù)鋬?yōu)化。COMSOL 5.5版本中新增的內(nèi)置功能，例如通過參數(shù)化多項(xiàng)式移動(dòng)邊界和殼厚度優(yōu)化功能，使優(yōu)化模塊的用戶可以輕松的設(shè)置形狀和拓?fù)鋬?yōu)化問題。新增拓?fù)鋬?yōu)化的平滑操作可確保高質(zhì)量的幾何輸出，以供其他分析和增材制造使用。除已有的STL格式外，COMSOL 5.5版本還支持增材制造PLY和3MF格式的導(dǎo)入和導(dǎo)出。

使用優(yōu)化模塊對(duì)鈑金支架進(jìn)行形狀優(yōu)化。該結(jié)構(gòu)承受的彎曲載荷導(dǎo)致了優(yōu)化設(shè)計(jì)中脊的產(chǎn)生，圖中顯示了有效應(yīng)力結(jié)果。

非線性殼結(jié)構(gòu)，管道力學(xué)和隨機(jī)振動(dòng)分析

COMSOL 5.5版本可對(duì)殼體和復(fù)合殼體進(jìn)行多種非線性分析，包括塑性、蠕變、黏塑性、黏彈性、超彈性和機(jī)械接觸。其中機(jī)械接觸建模功能已經(jīng)擴(kuò)展為支持任何固體和殼的組合，包括固體殼、固體復(fù)合殼和膜殼。根據(jù)分析類型的不同，結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊、非線性結(jié)構(gòu)材料模塊和復(fù)合材料模塊的用戶將受益于這些功能的提升。

對(duì)于結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊的用戶，新增的管道力學(xué)用戶界面中分析管道系統(tǒng)應(yīng)力的功能，可以處理各種截面的管道，并能考慮來自外部負(fù)載、內(nèi)部壓力、軸向阻力和通過管道壁的溫度梯度的影響。

結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊的用戶，現(xiàn)在可以執(zhí)行隨機(jī)振動(dòng)分析，以研究對(duì)載荷的響應(yīng)。這些載荷由功率譜密度(PSD)表示，包括自然界中的隨機(jī)載荷，例如湍急的陣風(fēng)或道路上車輛的振動(dòng)。載荷之間可以完全相關(guān)、不相關(guān)或由用戶指定特定相關(guān)。

多體動(dòng)力學(xué)模塊中的彈性鏈傳動(dòng)分析，顏色和箭頭分別顯示了鏈和鏈輪中的速度和方向。

多體動(dòng)力學(xué)模塊新增的自動(dòng)生成建模鏈傳動(dòng)所需的大量鏈節(jié)和接頭，可用于分析剛性和彈性鏈傳動(dòng)的新功能。

可壓縮的歐拉流和非等溫大渦模擬

CFD模塊增加了用于可壓縮的歐拉流和非等溫大渦模擬(Nonisothermal Large Eddy Simulations ，LES)的新接口。此外，旋轉(zhuǎn)機(jī)械流接口支持水平集和相場(chǎng)方法，以及Euler–Euler和氣泡流。傳熱模塊新增了用于模擬集總熱系統(tǒng)的新接口，支持用戶使用類似于等效電路的方法研究傳熱問題。此外，半透明(參與)介質(zhì)中的輻射支持多個(gè)光譜帶，對(duì)流開放邊界使用的新算法可將處理此類問題的求解時(shí)間縮短30%。

多尺度波動(dòng)和射線光學(xué)耦合、壓電殼和PCB端口

在COMSOL 5.5版本中，用戶可以將射線光學(xué)模塊與RF模塊或波動(dòng)光學(xué)模塊耦合使用，同時(shí)進(jìn)行全波和射線跟蹤模擬。這樣，用戶可以對(duì)多尺度問題進(jìn)行建模。例如，對(duì)分析通過波導(dǎo)入射到大型房間的光束問題進(jìn)行全波模擬時(shí)，通常會(huì)由于計(jì)算量太大而無法實(shí)現(xiàn)。新版本中，通過耦合AC / DC模塊和復(fù)合材料模塊，用戶可以分析具有較薄結(jié)構(gòu)的介電層和壓電層的多層材料。在RF模塊中，一組新端口使通孔和傳輸線的設(shè)置更加快速，這樣，用戶在對(duì)印刷電路板進(jìn)行建模時(shí)會(huì)更加靈活。

獨(dú)立應(yīng)用程序的有效分發(fā)

基于COMSOL Multiphysics 模型，您可以使用App 開發(fā)器創(chuàng)建帶有定制化用戶界面的仿真App 。借助 COMSOL Compiler?，您可以將此仿真App轉(zhuǎn)換為可獨(dú)立運(yùn)行的程序。編譯后生成的應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)僅需要COMSOL Runtime?，而不需要COMSOL Multiphysics或COMSOL Server? 許可證。COMSOL App產(chǎn)品經(jīng)理Daniel Ericsson說：“自去年發(fā)布以來，COMSOL Compiler受到了App 開發(fā)器用戶的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗С钟脩舄?dú)立編譯和分發(fā)自己創(chuàng)建的應(yīng)用程序?！?最新版本的COMSOL Compiler增加了新的編譯選項(xiàng)，方便生成最小的文件，利于分發(fā)。當(dāng)用戶首次運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，可以從COMSOL網(wǎng)站下載并安裝COMSOL Runtime，使用相同COMSOL版本的應(yīng)用程序僅需要一個(gè)COMSOL Runtime。通常，COMSOL Runtime的大小約為350 兆字節(jié)，應(yīng)用程序文件本身可能只有幾兆字節(jié)。

正在創(chuàng)建獨(dú)立應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序由App 開發(fā)器開發(fā)，通過COMSOL Compiler?編譯，由COMSOL Runtime? 安裝。

COMSOL 5.5版本發(fā)布亮點(diǎn)

? 新增具有尺寸和約束的草圖繪制工具

? 線彈性波快速仿真

? 新增金屬加工模塊，用于焊接、熱處理和金屬增材制造

? 新增多孔介質(zhì)流模塊，用于食品、制藥和生物醫(yī)藥行業(yè)

? 改進(jìn)用于形狀、拓?fù)鋬?yōu)化的工具，適用于機(jī)械、聲學(xué)、電磁學(xué)、熱、流體和化工等領(lǐng)域

? 導(dǎo)入/導(dǎo)出 3D 打印和增材制造格式 PLY 和 3MF

? 用于修復(fù) STL、PLY 和 3MF 文件的編輯工具

? 非線性殼、管道力學(xué)、隨機(jī)振動(dòng)和鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)分析

? 可壓縮歐拉流和非等溫大渦模擬 (LES)

? 支持水平集、相場(chǎng)、Euler-Euler 和氣泡流的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流接口

?集總熱系統(tǒng)等效建模方案

? 參與介質(zhì)輻射可定義多個(gè)光譜帶

? 更有效的對(duì)流傳熱開放邊界條件

? 在所有仿真類型中均可使用熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)屬性

? 全波段和射線光學(xué)耦合建模

?壓電和介電殼

? 用于過孔和傳輸線的新 PCB 端口

? 支持將圖像鏈接到 Microsoft? PowerPoint? 演示文稿

? 創(chuàng)建個(gè)性化插件，定制“模型開發(fā)器”工作流程

? 使用 COMSOL Compiler? 制作更小的仿真 App 可執(zhí)行文件

適用性

Windows?，Linux?和macOS 等操作系統(tǒng)均支持COMSOL Multiphysics，COMSOL Server以及COMSOL Compiler 等軟件產(chǎn)品。Windows?的操作系統(tǒng)支持“App 開發(fā)器 ”工具的使用。

COMSOL 公司簡(jiǎn)介

COMSOL公司是面向技術(shù)企業(yè)、研究實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研究的仿真軟件全球提供商。COMSOL Multiphysics? 是一個(gè)集成環(huán)境下的軟件產(chǎn)品，用于創(chuàng)建基于物理概念的模型和仿真應(yīng)用程序。COMSOL軟件的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于它能夠解決耦合現(xiàn)象或多物理場(chǎng)現(xiàn)象。 COMSOL Multiphysics的專業(yè)模塊包括電磁、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、流體流動(dòng)、傳熱和化工應(yīng)用等領(lǐng)域，擴(kuò)展了仿真平臺(tái)的功能?？赏ㄟ^接口工具可將COMSOL Multiphysics? 與CAE市場(chǎng)上的所有主流科學(xué)計(jì)算和CAD工具集成在一起。 仿真專家可利用COMSOL Compiler? 和COMSOL Server? 將應(yīng)用程序部署到其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、制造部門、測(cè)試實(shí)驗(yàn)室以及全球客戶。 COMSOL成立于1986年，在全球設(shè)有19個(gè)辦事處，并通過分銷商網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展其覆蓋范圍。