COMSOL 5.3a 版本带来功能更全的创新型多物理场建模工具

寂静回声

12月20日，全球领先的多物理场建模和仿真软件解决方案的提供商COMSOL 公司正式发布了最新版本的 COMSOL Multiphysics® 和 COMSOL Server™ 产品。全新的5.3a 版本为仿真专业人士提供了更加先进的建模工具和更强大的求解器，其中包括形状记忆合金(SMA)材料模型、模拟电容耦合等离子体(CCP)的创新型建模方法，以及适用于声学和声-结构相互作用的混合边界元与有限元(BEM-FEM)方法。这些全新的方法和更高的求解效率将让来自各个工业和研究领域的客户从中获益。


COMSOL 集团首席执行官 Svante Littmarck 表示，“高效的产品开发是我们的客户不断追求的目标。借助于 COMSOL 软件出色的多物理场建模功能，我们的用户能够以更加经济、高效的方式进行产品研发和创新。此次新版本的发布，其内在动力源自于我们对软件质量孜孜不倦的追求和对用户反馈持之以恒的重视，将为用户带来更加强大的建模功能和更快的求解速度。”




通过在同一个多物理场环境中耦合边界元方法、有限元方法和射线声学分析，COMSOL 5.3a 版本为用户带来了前所未有的声学建模能力。


用于声学仿真的混合边界元-有限元方法

COMSOL 5.3a 版本支持基于边界元方法的声学分析。Harman Lifestyle Audio 公司的首席研发工程师 Martin Olsen 评论道，“借助 COMSOL Multiphysics 最近新增的边界元方法，我们可以模拟大型结构的声辐射问题，例如，再现电动汽车车体外的声音。COMSOL 的功能十分全面，涵盖了有限元法、边界元法和射线追踪等方法。通过将边界元法与有限元法耦合，为车载音响产业创造了一个极为灵活的仿真环境。”现在，声学工程师获得了前所未有的强大仿真能力，除了软件中提供的各类多物理场耦合功能外，他们还能够高效地分析从最低频的音符到超声范围的全声频范围。




由蘑菇形压电声呐基阵发出的声波产生的散射场。左：声压级。右：基阵变形及其产生的总声压场。


全新的建模工具，更高效的求解器，更出色的可视化效果

新版本增加了两种进行模型降阶的方法：模态分析和渐近波形评估（asymptotic waveform evaluation，简称 AWE）。借助这两种方法，用户可以降低数值模型的计算复杂度。用户在使用 LiveLink™ for MATLAB® 时可以利用专门的状态空间导出功能来获得降阶模型。新版本同时还将为用户——特别是从事计算流体动力学(CFD)分析的用户 -- 带来了更加快速的建模体验：代数多重网格(AMG)求解器实现了高达40％的性能提升，几何多重网格(GMG)求解器也达到了20%的性能提升。软件新增了对 3Dconnexion® SpaceMouse® 3D 鼠标的支持，使模型导航变得更加方便。此外，软件还针对色觉障碍者新增了 Cividis 颜色表，帮助他们直观而准确地理解仿真结果。




采用了 Cividis 颜色表进行渲染的搅拌器内的流场可视化图。该颜色表由西北太平洋国家实验室(PNNL)提供。


热力学属性库，新增的湍流模型和水分流动多物理场耦合

化学工程师现在可以利用新增的热力学属性库来模拟气体、液体，以及（气-液）相平衡。COMSOL 公司首席技术官 Ed Fontes 博士评论道，“借助内置的热力学属性和传递属性，我们可以快速、准确、便捷地对流体流动、传热和反应流模型进行定义，而且我们还可以将外部的热力学属性包通过标准格式链接到 COMSOL Multiphysics 中，进一步提升软件的易用性。”软件新增了能够更加准确描述流体流动特征的 Realizable k-湍流模型；以及用于模拟建筑材料和潮湿空气中热湿传递的多物理场耦合建模功能。


创新型等离子体建模方法，以及针对磁场分析的边界元方法

新版本中提供了模拟电容耦合等离子体（capacitively coupled plasmas，简称 CCP）的全新建模方法，基于非线性周期性方程，可将 CCP 问题的求解时间从几周缩短到几小时以内。电磁学领域的研究人员现在可以使用边界元方法精确地分析具有高体表比的研究对象，以及包含无限域的磁场。


新增形状记忆合金材料模型和三维实体-梁连接

工程师现在可以在仿真中添加形状记忆合金材料，并将其用于生物医学或其他消费品领域的设计研发中。形状记忆合金材料还可与其他物理场（例如传热）相互耦合。用户不仅能受益于全新的实体-梁连接特征，还能借助专用的接触对边界条件来模拟螺栓连接中的螺纹受力。


更加稳定的仿真 App渲染功能，以及更强大的 App 发布和管理功能

那些具有大型绘图或多个图形窗口的仿真 App 拥有了更加优异的渲染性能，大幅提升了用户界面的响应速度。用户现在只需连入公司网络便可直接登录 COMSOL Server™，无需再次输入密码，这使 App 的运行变得更加方便、快捷。仿真App 的缩略图和简介可以通过网页界面在 COMSOL Server™ 中直接修改。在服务器需要关闭维护或其他情况下，管理员可以向所有用户发送统一的通知。COMSOL Server™ 中默认安装了一个用于集群验证的新 App，方便管理员测试集群并行计算的设置。使用网络浮动许可证的 COMSOL Multiphysics® 用户也可以在软件中使用此 App。


适用性
COMSOL Multiphysics® 和 COMSOL Server™ 软件产品支持在Windows® 、Linux®和 macOS 操作系统中运行。“App 开发器”仅支持在 Windows® 操作系统中使用。