COMSOL.®产品套房

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优化和验证具有模拟的现实世界设备和进程

工程师和科学家使用COMSOL Multiphysics®在工程、制造和科学研究的所有领域模拟设计、设备和过程的软件。

COMSOL Multiphysics.®是一个模拟平台,包括建模工作流程中的所有步骤 - 从定义几何,材料属性和描述对解决和后处理模型的特定现象的物理学,以产生准确和值得信赖的结果。

要在专用应用领域或工程领域创建模型,可以增强COMSOL Multiphysics®使用产品套件的附加模块的任何组合。接口产品也可以将模拟与产品和工艺乐动体育app无法登录设计中使用的其他工程和数学软件集成在一起。开发了一个模型时,您甚至可以将其转换为具有专用用户界面的仿真应用程序,该应用程序可以设计用于超出R&D部门的人的非常具体的用途。

多物理建模提供了精确的结果

通常,成功的工程模拟的关键正在开发实验验证的模型,即单独替换使用实验和原型,并对研究的设计或过程进行更深入的了解。与运行实验方法或测试原型相比,建模允许更快,更高效,更准确地优化工艺和设备。

作为Comsol Multiphysics的用户®,您可以避免通常与仿真软件相关的限制性,并完全控制模型的所有方面。由于能够将任意数量的物理现象和输入用户定义的公式和表达式,直接在图形用户中使用相关的公式和表达式,因此也可以以一种不可能的方式创造性或传统方法更加困难。接口(GUI)。

精确的多职业模型考虑各种可能的操作条件和物理效果。这使得可以使用模型来了解,设计和优化过程和设备以实现现实操作条件。

遵循一致的建模工作流程

用Comsol Multiphysics建模®意味着能够在一个软件环境中模拟电磁,结构力学,声学,流体流动,传热和化学反应现象或由PDES系统建模的任何其他物理之间的移动。您还可以将物理现象与这些区域中的单一模型相结合。COMSOL桌面®用户界面为您提供了一个完整的仿真环境和自始至终一致的建模工作流程,无论您希望分析和开发的设计或流程类型如何。

与CAD软件的几何建模与接口

操作,序列和选择

COMSOL Multiphysics的核心®package提供了使用实体对象、曲面、曲线和布尔操作创建零件的几何建模工具。几何图形是由操作序列定义的,其中每个操作都能够接收输入参数,便于编辑和多物理模型的参数研究。几何图形定义和已定义的物理设置之间的连接是完全关联的——在几何图形中的更改将自动传播相关的更改贯穿于相关的模型设置。

可以将诸如材料域和曲面等几何实体分组为后续使用物理定义,网格化和绘图的选择。另外,可以使用一系列操作来创建参数几何部分,包括其选择,然后可以将其存储在零件库中以便在多个模型中重用。

导入,维修,失败和虚拟操作

将所有标准CAD和ECAD文件导入COMSOL Multiphysics®得到了支持CAD导入模块适应型导入模块, 分别。这设计模块进一步扩展了COMSOL Multiphysics中的可用几何操作®。CAD导入模块和设计模块都提供修复和失败几何形状的能力。表面网格模型(例如STL格式)也可以导入,然后通过COMSOL Multiphysics转换为几何对象®核心包。导入操作与几何序列中的任何其他操作都可以与选择和关联性一起使用,以执行参数和优化研究。

作为COMSOL的失败和修复能力的替代品®还支持软件,所谓的虚拟操作,以消除伪影对网格上的影响,例如Sliver和Small面,这不会增加模拟的准确性。与挫败相反,虚拟操作不会改变几何形状的曲率或保真度,同时产生清洁网。

查看几何建模功能列表

  • 原语
    • 块,球体,锥形圆环,椭圆形,气缸,螺旋,金字塔,六面体
    • 参数曲线,参数表面,多边形,Bezier多边形,插值曲线,点
  • 挤压、旋转、清扫、放样1
  • 布尔运营:联盟,交叉路口,区别和分区
  • 转换:阵列,复制,镜像,移动,旋转和缩放
  • 转换:
    • 转换为固体,表面和曲线
    • Midsurface1,变厚1,分
  • 倒角和圆角2
  • 虚拟操作
    • 删除详细信息
    • 忽略:顶点,边缘和面孔
    • 形式复合:边缘,面孔,域
    • 崩溃:边缘,面孔
    • 合并:顶点,边
    • 网格控制:顶点,边缘,面,域
  • 用固体,表面,曲线和点杂种建模
  • 有2D几何建模的工作平面
  • CAD导入和与附加CAD导入模块、设计模块和用于CAD的LiveLink™产品的互操作性乐动体育app无法登录
  • CAD维修和败北用CAD加载CAD进口模块,设计模块和Livelink™产品乐动体育app无法登录
    • 帽面,删除
    • 圆角,短边,条面,小面,面,尖刺
    • 拆开面孔,针织固体,维修

1需要设计模块

2相应的3D操作需要设计模块

SolidWorks软件中自行车框架的CAD设计。 使用SolidWorks设计了自行车框架®软件并已准备好导入COMSOL Multiphysics®。几何形状也可以从其他CAD软件导入或使用COMSOL Multiphysics创建®几何工具。
从CAD软件导入COMSOL Multiphysics后的自行车框架的几何形状。 自行车车架的几何形状是修复和操纵使用COMSOL Multiphysics工具®。几何图形也可以在COMSOL Multiphysics中从零开始创建®
COMSOL Multiphysics中自行车车架模型的网格划分。 自行车架几何在Comsol Multiphysics中被啮合®并已准备好进行仿真分析。
用Comsol Multiphysics模拟自行车框架CAD设计。 自行车框架模型已在COMSOL Multiphysics中解决®并且可以分析结果,提示CAD软件的设计变更以进一步分析。

基于物理建模的预定义接口和特征

COMSOL.®软件包含预定义的物理接口,用于对各种物理现象进行建模,包括许多常见的多体读数。物理接口是特定科学或工程领域的专用用户界面,其中用于建模有问题现象的所有方面都可用于操纵 - 从定义模型参数以分析解决方案的结果。

在选择一个特定的物理界面时,软件会建议可用的研究类型,如时间依赖或平稳求解。该软件还自动推荐适当的数值离散化的数学模型,求解程序序列,以及可视化和后处理设置,具体到物理现象。物理界面也可以自由组合,以描述涉及多种物理现象的过程。

COMSOL Multiphysics.®平台预加载了一大组核心物理接口,如固体力学,声学,流体流动,传热,化学物质运输和电磁。通过使用附加模块扩展核心包乐动体育 ,您解锁了一系列更专业的用户界面,这些界面在特定的工程领域中扩展了建模能力。

查看基于物理的建模功能列表

物理界面

  • 电流
  • 静电
  • 固体和液体的传热
  • 焦耳加热
  • 层流量
  • 压力声学
  • 坚实的力学
  • 稀释物种
  • 磁场,2D
  • 特定于应用程序的模块包含额外的物理接口

材料

  • 各向同性和各向异性材料
  • 不连续的材料
  • 空间不同的材料
  • 时变材料
  • 非线性材料特性作为任何物理量的函数
一个屏幕截图,显示了热执行器模型的COMSOL软件GUI中的物理接口。 热执行器用Comsol Multiphysics建模®。扩展传热分支以显示其所有相关的物理界面。在该示例中,已安装所有附加产品,导致许多可用的物理接口乐动体育app无法登录。

通过基于方程的建模的透明度和灵活性

为了真正对科学和工程研究和创新有用,一个软件必须允许不仅仅是一个硬连接的环境。应该可以在用户界面中直接基于数学方程提供和定制您自己的模型定义。COMSOL Multiphysics.®软件通过其内置的方程解释器提供了这种程度的灵活性,它可以在生成数值模型之前解释表达式、方程和其他数学描述。在物理接口中添加和自定义表达式允许它们相互自由耦合,以模拟多物理现象。

定制功能更进一步。有了物理构建器,您还可以使用自己的方程来创建新的物理接口,以便在未来的模型中包括它们或与同事共享它们时方便访问和操作。

查看基于等式的建模功能列表

  • 在弱形的形式上pdes
  • 用于制定变形几何和移动网状问题的任意拉格朗日 - 欧拉(ALE)方法
  • 代数方程式
  • 杂散
  • 差分代数方程(Daes)
  • 灵敏度分析(附加优化模块提供优化)
  • 曲线坐标计算
显示在COMSOL多物理GUI中输入pde的位置的截图。 光纤中的波已经使用KDV方程进行了建模。部分微分方程(PDE)和常微分方程(ODES)可以输入COMSOL Multiphysics®使用系数匹配和数学表达式。

自动化和手动啮合

为了离散和网格化你的模型,COMSOL Multiphysics®软件使用不同的数值技术,这取决于你所学习的物理类型,或物理的组合。主要的离散方法是基于有限元的(完整的方法列表,请参阅本页的求解程序部分)。因此,通用的网格划分算法创建了一个具有适当元素类型的网格,以匹配相关的数值方法。例如,默认的算法可能使用自由四面体网格或四面体和边界层网格的组合,与元素类型的组合,以提供更快和更准确的结果。

对于所有网格类型,可以在解决方案过程或研究步骤序列期间执行网格细化,回忆或自适应网格。

查看网格化功能列表

  • 自由四面体啮合
  • 用棱镜和六角形元素扫地
  • 边界层网格
  • 四面体、棱镜、金字塔和六面体体积元
  • 三维曲面和二维模型的自由三角网格
  • 三维曲面和二维模型的映射和自由四边形网格
  • 复制网格操作
  • 虚拟几何操作
  • 网站,边界和边缘的网状分区
  • 导入外部生成的网格
使用COMSOL Multiphysics制作的自动非结构化网格的模型示例。 用自动非结构化网格啮合了轮辋模型几何形状。
具有用COMSOL多体学制造的半过滤网格的模型的示例 MicroMixer模型几何形状被含有半动物质网格的边界层啮合。
使用手动网格序列组合TET,TRI和SHEPEPT网格在COMSOL Multiphysics中呈现的模型的示例。 描绘具有通过焊球接头安装有芯片的电路板的一部分的模型的几何形状已经使用组合四面体,三角形和扫掠啮合的手动网格序列啮合。
一个曲面网格的例子,作为一个STL文件导入,转换成一个几何体,并网格与一个自动的非结构化网格。 将椎体模型的曲面网格以STL文件格式保存,然后导入COMSOL Multiphysics®,它已被转换为几何体并用自动非结构化网格网格。STL几何优雅由Mark Yeoman,Continuum Blue,U.K.

研究步骤序列,参数研究和优化

研究或分析类型

当你选择一个物理界面时,COMSOL Multiphysics建议了许多不同的研究(分析类型)®。例如,对于固体力学分析,该软件表明时间依赖,静止或特征频繁研究;对于CFD问题,该软件只会建议时间依赖和静止的研究。其他研究类型也可以免费选择您执行的任何分析。研究步骤序列结构结构解决方案过程允许您选择要在每个学习步骤中解决的模型变量。来自任何先前的研究步骤的解决方案可以用作后续研究步骤的输入。

扫描,优化和估算

可以使用参数扫描运行任何研究步骤,该参数扫描可以包括模型中的一个或多个参数,从几何参数到物理定义中的设置。扫描也可以使用不同的材料及其定义的属性来执行,以及定义函数列表。

优化研究,使用优化模块可以对基于多境科模型进行拓扑优化,形状优化或参数估计来执行。COMSOL Multiphysics.®提供无梯度和基于梯度的优化方法。对于参数估计,可以使用最小二乘配方和一般优化问题制剂。还提供内置敏感性研究,其中它们计算了模型中的任何参数的目标函数的灵敏度。

查看一份研究清单

  • 静止
  • 与时间有关的
  • 特征频繁
  • 特征值
  • 频域
  • 参数扫描
  • 功能扫描
  • 材料扫描
  • 灵敏度
  • 模型减少
  • 优化和参数估计
    • 坐标搜索
    • 蒙特卡洛
    • Nelder-Mead.
    • Bobyqa.
    • cobyla.
    • SNOPT
    • MMA
    • Levenberg-Marquardt
在COMSOL Multiphysics中已成为参数的模型的屏幕截图。 一个模型已经参数化。在Comsol Multiphysics.®,模型可以使用参数和变量之间的代数关系进行参数。参数可以表示几何维度以及物理属性。

最先进的精确解的数值方法

COMSOL多物理中的方程解释器®软件为数字发动机提供最佳燃料:用于固定(稳定),时间依赖性,频域和特征频率研究的PDE的完全耦合系统。使用用于空间变量的有限元方法(FEM)离散化PDE系统(XyZ.)。对于某些类型的问题,边界元方法(BEM)也可用于离散空间。对于空间和时间依赖性问题,使用线路的方法,其中空间被FEM(或BEM)离散化,从而形成常微分方程(ODES)的系统。然后使用高级方法解决这些杂散,包括用于时间踩踏的隐式和显式方法。

时间依赖和静止(稳定)问题可以是非线性的,在离散化之后也形成非线性方程系统。COMSOL Multiphysics中的发动机®提供完全耦合的Jacobian矩阵,这是指向溶液中非线性求解器的指南针。抑制牛顿方法用于解决静止问题的非线性系统,或在时间跨越时间依赖性问题。然后,牛顿方法求解一系列线性公式系统,使用雅加诺矩阵,以便找到非线性系统的解决方案。

对于线性问题(也在非线性求解器的步骤中解决,见上文),COMSOL®软件提供直接和迭代求解器。直接求解器可用于小型和中型问题,而迭代求解器可用于大型线性系统。COMSOL.®软件提供了许多带有尖端预调节器的迭代求解器,如多网预调节器。这些预处理程序在迭代求解过程中提供了鲁棒性和速度。

不同的物理接口还可以为一系列问题提供解决程序设置的建议,建议最好的默认设置。这些设置不是硬连接的;您可以在用户界面的每个求解器节点下直接更改和手动配置求解器设置,以优化特定问题的性能。当可用时,求解器和其他计算密集型算法完全并行化,以利用多核和集群计算。共享和分布式内存方法均可用于直接和迭代求解以及大型参数扫描。求解过程的所有步骤都可以使用并行计算。

查看一个求解器列表

  • 空间离散化:
    • FEM
      • 基于节点的拉格朗日元素和不同阶的偶然性元素
      • 卷曲元素(也称为矢量或边缘元素)
      • Petrov-Galerkin和Galerkin最小二乘法用于对流主导的问题和流体流动
      • 在求解过程中自适应网格和自动网格细化
    • b
    • 不连续的Galerkin方法
  • 时空离散化:
    • 线路(FEM和空间的BEM)
  • ODE和DAE时间步进求解器:
    • 僵硬问题的隐含方法(BDF)
    • 非永久性问题的明确方法
  • 非线性代数系统:
    • 阻尼牛顿方法
    • 双狗腿
  • 线性代数系统:
    • 直接密集解算:LAPACK
    • 直接稀疏溶剂:腮腺炎,Pardiso,线轴
    • 迭代稀疏溶剂:GMRES,FGMRES,BICGSTAB,共轭梯度,TFQMR
      • 预处理:SOR, Jacobi, Vanka, SCGS, SOR Line/Gauge/Vector,几何多重网格(GMG),代数多重网格(AMG),辅助Maxwell空间(AMS),不完全LU, Krylov,区域分解
      • 所有预处理程序都可以用作迭代求解器
  • 额外的离散化方法可以在附加产品中获得,包括粒子和射线追踪方法乐动体育app无法登录

扩展可视化和出版物建模结果的后处理工具

向世界炫耀你的成绩。COMSOL Multiphysics.®体育功能强大的可视化和后处理工具,以便您可以以有意义和抛光的方式展示您的结果。您可以通过将数学表达式进入软件来使用内置工具或通过派生物理量扩展可视化。因此,您可以在COMSOL Multiphysics中显示与仿真结果相关的任何兴趣®

可视化功能包括表面、切片、等值面、切面、箭头和流线图,仅举几个图类型的例子。一系列的数值后处理工具可以用于表达式的求值,例如积分和导数。您可以计算任何数量的最大值、最小值、平均值和积分值,或在整个体积上、表面上、沿着曲线边缘和点上的派生数量。特定于工程和科学领域的后处理工具也包含在许多基于物理的模块中。

用其他软件导出结果并生成报告

您可以通过第三方工具导出数据并处理它。可以将数值结果导出到.txt,.dat和.csv格式以及非结构化的vtk格式上的文本文件。和livelink™为了Excel®,结果可以导出到微软®Excel®电子表格软件文件格式(.xlsx)。图像可以导出到几种常见的图像格式,以及用于导出3D场景的GLTF™文件格式。动画可以以Webm格式导出和动画GIF,Adobe®闪光®技术,或者AVI文件。总结整个模拟项目的报告可以导出为HTML(。htm, .html)或微软®®软件格式(.doc)。

查看结果和后处理功能

  • 可视化
    • 表面图
    • Isosurface Plots.
    • 箭头图
    • 片的情节
    • 简化图
    • 轮廓图
  • 后处理
    • 在卷,表面,边缘和点上的任意数量的集成,平均,最大值和最小值
    • 自定义数学表达式,包括现场变量,它们的衍生物,空间坐标,时间和复值数量
    • 专业的后处理和评估技术包括在许多基于物理的模块
  • 支持3Dconnexion®SpaceMouse®设备
  • 导入和导出
    • 文本
    • 微软®Excel®.xlsx格式
    • 图片
    • 动画
    • CAD格式
    • 和更多
汽车消声器中的声压水平已经在表面图(顶部)中可视化,并且作为频率函数的传输损耗已经绘制在1D图(底部)中绘制。

通过构建模拟应用程序来缩小分析、设计和生产之间的差距

在许多组织中,一小组数值模拟专家正在为产品开发,生产或学生学习物理现象和流程的学生提供服务。使这个小组可以为更大的群体提供服务,Comsol Multiphysics®软件包含构建仿真应用程序的功能。Application Builder允许模拟专家为其否则的一般计算机模型创建直观和非常特定的用户界面 - 即用作自定义应用程序。

物理模型可以作为几个不同应用程序的起点,每个应用程序都有与特定任务相关的受限输入和输出选项。应用程序可以包括用户文档、检查“范围内的输入”,以及单击按钮时预定义的报告。对于间歇使用,应用程序可以通过COMSOL Multiphysics运行®。对于正常用法,可以随附的应用程序部署COMSOL Server™或者COMSOL COMPILER™乐动体育app无法登录产品。这两种产品乐动体育app无法登录都允许您与您的设计团队、制造部门、过程操作员、测试实验室、客户和全球客户共享您的成品应用程序。COMSOL Server™是一个应用程序管理工具,您可以使用它安全地部署应用程序,无论是通过您的内部网络还是通过web。COMSOL编译器是COMSOL Multiphysics的一个附加组件®这使您可以创建独立应用程序,该应用程序可以在桌面或便携式计算机上运行,​​而没有COMSOL Multiphysics®或COMSOL服务器™。

使用COMSOL Multiphysics中的Model Builder构建模型的示例。 使用COMSOL Multiphysics中的模型构建器创建了一个螺旋静态混频器模型®软件
使用COMSOL Multiphysics中的应用程序构建器转为模拟应用程序的模型示例。 螺旋静态混频器模型正在使用COMSOL Multiphysics中的应用程序构建器转为模拟应用程序®

每种业务和每种模拟需求都是不同的。为了充分评估COMSOL多发性是否®软件将满足您的要求,您需要联系我们。通过与我们的销售代表交谈,您将获得个性化的建议和完整记录的示例,以帮助您从评估中获得最大收益,并指导您选择最佳的许可选项以满足您的需求。

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