COMSOL.®产品套件

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用仿真优化和验证真实设备和过程

工程师和科学家使用Comsol Multiphysics®在所有工程,制造和科学研究中模拟设计,设备和流程的软件。

COMSOL多重物理量®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。

要创建用于特定应用领域或工程领域的模型,您可以增强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。

MultiphySics建模提供准确的结果

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®,您可以从通常与仿真软件相关的限制性质中解脱出来,并可以完全控制模型的所有方面。您还可以以一种传统方法不可能或更困难的方式发挥创造性,这要归功于将任意数量的物理现象结合在一起并直接在图形用户界面(GUI)中输入用户定义的物理描述以及相关的方程和表达式的能力。

精确的多物理模型考虑广泛的可能操作条件和物理效应。这使得使用模型来理解、设计和优化工艺和设备成为可能,以适应现实的操作条件。

遵循一致的建模工作流

用Comsol Multiphysics建模®意味着能够在一个软件环境中模拟电磁学、结构力学、声学、流体流动、传热和化学反应现象,或由偏微分方程系统建模的任何其他物理现象。您还可以将这些领域的物理现象组合到一个模型中。COMSOL桌面®用户界面为您提供完整的仿真环境和从开始完成的一致建模工作流,无论您要分析和开发的设计或进程的类型。

几何建模和CAD软件接口

操作、序列和选择

核心COMSOL多发性®包提供几何建模工具,用于使用稳固对象,曲面,曲线和布尔操作来创建零件。几何形状由操作序列定义,其中每个操作能够接收用于易于编辑和多体模型的参数研究的输入参数。几何定义和定义的物理设置之间的连接是完全关联的 - 几何体中的变化将在整个相关模型设置中自动传播相关的更改。

几何实体,如材料域和表面,可以被分组为选择,以供随后在物理定义、网格划分和绘图中使用。此外,可以使用一系列操作来创建参数化几何部件,包括它的选择,然后可以将其存储在部件库中,以便在多个模型中重用。

导入、修复、缺陷和虚拟操作

将所有标准CAD和ECAD文件导入COMSOL Multiphysics®得到了支持CAD导入模块ECAD进口模块, 分别。这设计模块进一步扩展了COMSOL Multiphysics中可用的几何操作®。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。导入操作就像几何序列中的任何其他操作一样,可以与选择和结合性一起用于执行参数化和优化研究。

作为COMSOL的缺陷和修复功能的替代®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
    • 采购产品块,球体,圆锥环面,椭球,圆柱体,螺旋,金字塔,六面体
    • 参数曲线,参数曲面,多边形,贝塞尔多边形,插值曲线,点
  • 挤出,旋转,扫描,阁楼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
    • 仲裁脸1, 加粗1, 分裂
  • 倒角和圆角2
  • 虚拟操作
    • 删除细节
    • 忽略:顶点、边和面
    • Form composite:边、面、域
    • 崩溃:边缘,面孔
    • 合并:顶点,边
    • 网格控制:顶点,边缘,面,域
  • 混合建模与固体,曲面,曲线和点
  • 有2D几何建模的工作平面
  • CAD与CAD的附加CAD导入模块,设计模块和Livelink™产品的进口和互操作性乐动体育app无法登录
  • CAD修复和失效与附加的CAD导入模块、设计模块和用于CAD的LiveLink™产品乐动体育app无法登录
    • 盖脸,删除
    • 圆角,短边,滑板,小面,面孔,尖刺
    • 分离面,编织牢固,修补

1需要设计模块

2相应的3D操作需要设计模块

在SOLIDWORKS软件中进行了自行车车架的CAD设计。 利用SOLIDWORKS软件设计了一种自行车车架®软件,并准备导入到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,自行车车架的几何形状。 使用COMSOL Multiphysics的工具修复和操作自行车框架几何®。或者,几何形状可以从COMSOL Multiphysics中从头开始创建®
COMSOL Multiphysics中自行车框架模型的网格。 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软件模拟自行车车架CAD设计。 利用COMSOL Multiphysics软件对自行车车架模型进行求解®并对结果进行分析,促使设计更改在CAD软件中进行进一步分析。

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建模广泛的物理现象,包括许多常见的多物理耦合。物理界面是用于特定科学或工程领域的专用用户界面,在这里,建模所涉及的现象的所有方面都可以进行操作——从定义模型参数到离散化,再到分析解决方案的结果。

在选择特定的物理接口时,该软件表明可用的学习类型,例如依赖于时间或静止的求解器。该软件还会自动推荐的数学模型,求解器序列和可视化以及特定于物理现象的可视化和后处理设置的适当数值离散化。物理接口也可以自由组合,以描述涉及多种物理现象的过程。

COMSOL Multiphysics.®平台预装了大量的核心物理界面,用于固体力学、声学、流体流动、传热、化学物质传输和电磁学等领域。通过扩展核心包的附加模块乐动体育 ,您解锁了一系列更多专门的用户界面,可在特定的工程字段中展开建模功能。

查看基于物理的建模特性列表

物理界面

  • 电流
  • 静电学
  • 在固体和流体中传热
  • 焦耳加热
  • 层流量
  • 压力声学
  • 坚实的力学
  • 稀释物种的迁移
  • 磁场,2D
  • 特定于应用程序的模块包含其他物理界面

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。 采用COMSOL Multiphysics软件对热致动器进行建模®。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。

基于等式的建模的透明度和灵活性

为了真正有助于科学和工程研究和创新,软件必须允许超过一个硬连线环境。应该可以基于直接在用户界面中的数学方程式提供和自定义自己的模型定义。COMSOL Multiphysics.®软件提供这种具有内置方程解释器的灵活性,可以在生成数值模型之前释放表达式,方程式和其他数学描述。在物理接口中添加和自定义表达式允许彼此自由耦合,以模拟多职业现象。

自定义的功能进一步变得进一步。使用物理构建器,您还可以使用您自己的方程式创建新的物理接口,以便在未来的模型中包含它们或与同事分享它们时,可以轻松访问和操作。

查看基于方程的建模特性列表

  • 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
  • 微分代数方程
  • 灵敏度分析(可通过附加优化模块进行优化)
  • 曲线坐标计算
屏幕截图显示到COMSOL Multiphysics GUI中的位置。 利用KdV方程模拟了光纤中的波。偏微分方程(PDEs)和常微分方程(ode)可以进入COMSOL多物理®使用系数匹配和数学表达式。

自动和手动啮合

为了离散化和筛选您的模型,Comsol Multiphysics®软件使用不同的数值技术,具体取决于物理类型,或您正在学习的物理学的组合。主要的离散化方法是基于有限元的(有关方法的完整列表,请参阅本页的索盘部分)。因此,通用网格化算法以适当的元素类型创建网状物以匹配相关的数字方法。例如,默认算法可以使用自由四面体啮合或四面体和边界层网格的组合,其中元素类型的组合,以提供更快和更准确的结果。

对于所有的网格类型,可以在求解过程或研究步骤顺序中执行网格细化、重网格或自适应网格划分。

查看网格化功能列表

  • 免费的四面体网格
  • 用棱镜和六角形元素扫地
  • 边界层啮合
  • 四面体,棱镜,金字塔和六面体积元素
  • 免费三角形啮合3D表面和2D型号
  • 映射和免费的3D曲面和2D型号的十六型啮合
  • 复制网格操作
  • 虚拟几何操作
  • 网格划分的领域,边界和边缘
  • 导入外部生成的网格
这是一个使用COMSOL Multiphysics制作的自动非结构化网格模型的例子。 用自动非结构化网格啮合了轮辋模型几何形状。
这是一个用COMSOL Multiphysics制作的包含边界层的半自动化网格模型的例子 用包含边界层的半自动化网格对微混合器模型几何进行了网格划分。
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。
作为STL文件导入的曲面网格的示例,转换为几何图形,并用自动非结构化网格网格。 椎骨模型的表面网格已以STL文件格式保存,然后导入COMSOL Multiphysics®在这里,它已经被转换成一个几何体,并使用自动的非结构化网格进行网格划分。STL几何由Mark Yeoman提供,Continuum Blue,英国

研究步骤序列,参数研究和优化

研究或分析类型

当您选择物理接口时,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、优化和评估

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,可用于基于多物理模型的拓扑优化、形状优化或参数估计。COMSOL多重物理量®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
  • 取决于时间的
  • 特征频繁
  • 特征值
  • 频域
  • 参数扫
  • 功能扫描
  • 材料扫描
  • 灵敏度
  • 模型降阶
  • 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。 对模型进行了参数化。在COMSOL多重物理量®,利用参数与变量之间的代数关系,可以使模型参数化。参数既可以表示几何尺寸,也可以表示物理属性。

准确解决方案的最先进的数值方法

COMSOL Multiphysics中的等式解释器®软件为数字引擎提供最好的燃料:完全耦合的偏微分方程系统,用于平稳(稳定)、时域、频域和特征频率研究。采用有限元法对空间变量(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。

时变和平稳(稳态)问题可以是非线性的,离散化后也可以形成非线性方程组。COMSOL Multiphysics中的引擎®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的求解器。直接溶剂可用于小型和中型尺寸的问题,而迭代溶剂可用于较大的线性系统。COMSOL.®软件提供了许多迭代求解器,具有尖端的预处理器,例如多档预处理器。这些预处理器在迭代解决方案过程中提供了鲁棒性和速度。

不同的物理接口还可以为求解器设置提供关于一个问题的最佳默认设置的建议。这些设置不硬连线;您可以在用户界面中的每个求解器节点下直接更改和手动配置求解器设置,以调整特定问题的性能。当可用时,求解器和其他计算激烈的算法完全并行化以利用多核和群集计算。共享和分布式内存方法都适用于直接和迭代的求解器以及大型参数扫描。解决方案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:
    • 有限元法
      • 基于节点的拉格朗日元素和不同订单的偶然元素
      • 卷曲元素(也称为矢量或边缘元素)
      • 对流控制问题和流体流动的Petrov-Galerkin和Galerkin最小二乘法
      • 解决方案过程中的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:
    • 线法(空间有限元法和边界元法)
  • ODE和DAE时间步进求解器:
    • 刚性问题的隐式方法(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:
    • 直接密集溶剂:Lapack
    • 直接稀疏解:腮腺炎,PARDISO,线轴
    • 迭代稀疏溶剂:GMRES,FGMRES,BICGSTAB,共轭梯度,TFQMR
      • 预处理器:Sor,Jacobi,Vanka,SCG,SOR线/仪表/矢量,几何Multigrid(GMG),代数Multigrid(AMG),辅助Maxwell空间(AMS),不完整的Lu,Krylov,域分解
      • 所有预处理器都可以用作迭代求解器
  • 附加的可离散化方法可在附加产品中提供,包括粒子和射线跟踪方法乐动体育app无法登录

用于已发布的建模结果的扩展可视化和后处理工具

向世界展示您的结果。COMSOL多重物理量®运动强大的可视化和后处理工具,使您可以呈现您的结果有意义和抛光的方式。您可以使用内置的工具,或者通过在软件中输入数学表达式来扩展导出的物理量。因此,您可以在COMSOL Multiphysics中可视化与您的模拟结果相关的任何数量的内容®

可视化功能包括曲面,切片,异位表面,剪切平面,箭头和流线图,只有几种绘图类型。一系列数值后处理工具可用于评估表达式,例如积分和衍生物。您可以在沿弯曲边缘和点计算整个卷上的任何数量或派生量的最大,最小,平均值和集成值。特定于某些工程和科学领域的后处理工具也被包含在许多基于物理的模块中。

导出结果并使用其他软件生成报告

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™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AVI文件。总结整个仿真项目的报告可以导出到HTML(.htm,.html)或Microsoft®单词®软件格式(. doc)。

查看结果和后处理特性的列表

  • 可视化
    • 表面的情节
    • 等值面图
    • 箭头的情节
    • 切片图
    • 简化图
    • 轮廓图
  • 后期处理
    • 对体积、曲面、边和点上任意数量的积分、平均值、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中
  • 支持3DConnexion®Spacemouse®设备
  • 进出口
    • 文本
    • 微软®excel.®.xlsx格式
    • 图片
    • 动画
    • CAD格式
    • 和更多的
汽车消声器的声压级用表面图(上)表示,传动损失随频率的变化用1D图(下)表示。

通过构建仿真应用,关闭分析,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种不同应用的起点,每个应用程序都有其自身限制的输入和输出选项,与特定任务相关。应用程序可以包括用户文档,检查“界限内的输入”,以及单击按钮的预定义报告。对于间歇使用,应用程序可以通过COMSOL Multiphysics运行®。对于常规使用,可以通过添加COMSOL Server™或者COMSOL COMPILER™乐动体育app无法登录产品。两种产品允乐动体育app无法登录许您使用设计团队,制造部门,流程运营商,测试实验室,客户和客户共享您的完成应用程序。COMSOL Server™是一种应用程序管理工具,您可以通过内部网络安全地和安全地部署应用程序。COMSOL COMPILER™是COMSOL Multiphysics的加载项®这使您能够创建独立的应用程序,可以在没有COMSOL Multiphysics的情况下在台式机或笔记本电脑上运行®或COMSOL Server™。

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。
这是一个使用COMSOL Multiphysics中的Application Builder将模型转换为模拟应用程序的例子。 螺旋静态混合器模型正在使用COMSOL Multiphysics中的Application Builder转换成一个模拟应用程序®

每个业务和每个模拟需求都不同。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之一交谈,您将获得个性化的建议和完整的文档示例,以帮助您充分利用您的评估,并指导您选择最佳许可选择以满足您的需求。

只需点击“Contact COMSOL”按钮,填写您的联系方式和任何特定的评论或问题,然后提交。您将在一个工作日内收到销售代表的回复。

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