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COMSOL Multiphysics软件介绍

时间:2012-03-15 16:29:28来源:MEMSweekly 作者:Ken 点击:
COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者,使工程师和科学家们可以通过模拟,赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力,使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能,利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断,利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能,利用它寻找新能源,利用它探索宇宙,甚至利用它去培养下一代的科学家。
COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者,使工程师和科学家们可以通过模拟,赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力,使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能,利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断,利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能,利用它寻找新能源,利用它探索宇宙,甚至利用它去培养下一代的科学家。
从3.2a的版本开始,正式命名为COMSOL Multiphysics,因为COMSOL公司除了Femlab外又推出了COMSOL Script和COMSOL Reaction Engineering等一系列相关软件。这两款软件也相当于Femlab的工具箱,也是为了满足科研人员更高的要求。如在COMSOL Script中,你可以自己编程得到自己想要的模型并求解;你也可以通过编程在COMSOL Multiphysics基础上开发新的适用本专业的软件,也就是一个二次开发工具。所以COMSOL只是个公司名,软件名应该是COMSOL Multiphysics,但由于现在大家都习惯了,也就不再计较这些了。
Multiphysics翻译为多物理场,因此这个软件的优势就在于多物理场耦合方面。多物理场的本质就是偏微分方程组(PDEs),所以只要是可以用偏微分方程组描述的物理现像,COMSOL Multiphysics都能够很好的计算、模拟、仿真。

2006年COMSOL Multiphysics再次被NASA技术杂志选为"本年度最佳上榜产品",NASA技术杂志主编点评到,"当选为 NASA科学家所选出的年度最佳CAE产品的优胜者,表明COMSOL Multiphysics是对工程领域最有价值和意义的产品。"

COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算,被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。模拟科学和工程领域的各种物理过程,COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。

COMSOL Multiphysics是以有限元法为基础,通过求解偏微分方程(单场)或偏微分方程组(多场)来实现真实物理现象的仿真,被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。用数学方法求解真实世界的物理现象,COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。目前已经在声学、生物科学、化学反应、弥散、电磁学、流体动力学、燃料电池、地球科学、热传导、微系统、微波工程、光学、光子学、多孔介质、量子力学、射频、半导体、结构力学、传动现象、波的传播等领域得到了广泛的应用。
大量预定义的物理应用模式,范围涵盖从流体流动、热传导、到结构力学、电磁分析等多种物理场,用户可以快速的建立模型。COMSOL中定义模型非常灵活,材料属性、源项、以及边界条件等可以是常数、任意变量的函数、逻辑表达式、或者直接是一个代表实测数据的插值函数等。
预定义的多物理场应用模式, 能够解决许多常见的物理问题。同时,用户也可以自主选择需要的物理场并定义他们之间的相互关系。当然,用户也可以输入自己的偏微分方程(PDEs),并指定它与其它方程或物理之间的关系。
COMSOL Multiphysics力图满足用户仿真模拟的所有需求,成为用户的首选仿真工具。它具有用途广泛、灵活、易用的特性,比其它有限元分析软件强大之处在于,利用附加的功能模块,软件功能可以很容易进行扩展。
- CAD-import,满足所有主要档案格式
    为了让使用者更容易绘入CAD 档至COMSOL Multiphysics来模拟,一系列可以选择的CAD-import 模组,可读取更多的工业标準CAD及网格格式,如: SolidWorks, Solid Edge, NX, 及NASTRAN,可输入已存在的CAD档或网格,让使用者在建模的第一步骤时, 可以略过几何建立,更快速且容易。
    CAD Import 模组是以Parasolid 几何核心为基準并包含ACIS 来支援SAT格式。除了原本的Parasolid 及 SAT 格式,CAD Import 也可以支援STEP及 IGES档案格式。和SolidWorks CAD模组同步,可以有真实的产品设计及模组环境。而其他可选择的CAD-import 模组,接受CATIA V4, CATIA V5, Autodesk Inventor, Pro/ENGINEER, 及 VDA-FS 档案格式。
- COMSOL Script-建模专用的计算语言
    新产品COMSOL Script的推出,呈现数值模拟更广大的视野,不但紧密地整合COMSOL Multiphysics,又可独立成为一个模组。透过指令列介面、程式编译能力及500个数值计算及视算指令,COMSOL Script 独自掌控所有计算工作。当执行COMSOL Multiphysics 时,这个新语言可以允许从指令列建模,使用者可以使用所有建模功能或可从COMSOL Multiphysics GUI呼叫COMSOL Script的函数来定义模型。他们也可以由使用者图形介面完成的工作存成M-file并交由COMSOL Script 中来执行这个text-based档案。藉由script的工作,使用者可以反覆做参数研究及对任何模型做探索及最佳化。再者, COMSOL Script的绘图及视化能力设计的标準及一系列的GUI工具,允许使用者快速建构使用者图形介面。
- 完整的单位系统
    还有其他的功能使它更容易建模,例如: COMSOL Multiphysics的图形介面赋予每一个参数适合的单位,使用者可以从九种常用工程单位系统中选择,以便出现一致性的单元标籤在所有的对话框,资料输入区及后处理对话框。

- 针对流固介面及几合参数的移动网格
    Moving Mesh模式开拓全新的建模领域,允许COMSOL Multiphysics 容易地模拟移动几何,例如: 在MEMS、压电及生物学的应用:如自由液面及自然波动影响。使用者定义运动的形态,例如: 强大水流衝击弹性阻碍物产生的挠度或气体或甚至液体在槽中搅动。结合移动网格引擎的是几何参数有了这个功能,描述改变的几何不再需要於script file建立迴路。

- 解决大型问题
    新的求解器可更快速的解决大型问题,例如: Navier-Stokes方程式归功於新的多重格点技术,可解决比过去10倍大的流体流动问题。改善的记忆体管理技术,移除对连续记忆体配置的需求瓶颈,使得暂态问题可以如稳态问题一样的大小。
    内建多重物理的应用模式使更快更容易建立常见的耦合物理模型,包含: 电和热、流体和热、流体和化学及热和结构影响。因为这些结合已经建立,所以建模过程中,就如单一物理的问题一样简单了。

- 时域电磁波模拟
    COMSOL Multiphysics全力研发唯一以有限元素为基础来执行时域电磁波模拟的软体,这个特点是非常有用的,例如: 当模拟如雷达或高功率非线性光场等脉衝波时,软体只要一个步骤就可执行频率扫瞄,且互动式后处理可以展现一个波随时间的传播或或反射,更进一步的,软体可以同时提供时间和频率区域电磁波的耦合分析。最后,新的时域分析及波型种类让使用者直接输入係数及参数进入波方程式,解决问题就变得很有效率,另一个相关的功能,是提供存取如总体RLC参数的功能。

COMSOL Multiphysics 的显著特点


求解多场问题 = 求解方程组,用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意
组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
完全开放的架构,用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。
任意独立函数控制的求解参数,材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。
专业的计算模型库,内置各种常用的物理模型,用户可轻松选择并进行必要的修改。
内嵌丰富的 CAD 建模工具,用户可直接在软件中进行二维和三维建模。
全面的第三方 CAD 导入功能,支持当前主流CAD 软件格式文件的导入。
 强大的网格剖分能力,支持多种网格剖分,支持移动网格功能。
大规模计算能力,具备Linux、Unix 和Windows 系统下64 位处理能力和并行计算功能。
丰富的后处理功能,可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。
专业的在线帮助文档,用户可通过软件自带的操作手册轻松掌握软件的操作与应用。
多国语言操作界面,易学易用,方便快捷的载荷条件,边界条件、求解参数设置界面。
 

提供多种可供选择的模块 


COMSOL Multiphysics 是多场耦合计算领域的伟大创举,它基于完善的理论基础,整合
丰富的算法,兼具功能性、灵活性和实用性于一体,并且可以通过附加专业的求解模块进行
极为方便的应用拓展。
AC/DC模块(AC/DC Module)
声学模块(Acoustics Module)
CAD导入模块(CAD Import Module)
化学工程模块(Chemical Engineering Module)
地球科学模块(Earth Science Module)
热传导模块(Heat Transfer Module)
材料库(Material Library)
 微机电系统模块(MEMS Module)
射频模块(RF Module)
结构力学模块(Structural Mechanics Module)
COMSOL脚本解释器(COMSOL SCRIPT)
反应工程实验室(Reaction Engineering LAB)
信号与系统实验室 (SIGNALS SYSTEMS LAB)
最优化实验室 (OPTIMIZATION LAB)


外部整合接口


SolidWorks 实时交互
Simpleware ScanFE 模型导入
 MATLAB 和Simulink 联合编程
 MatWeb 材料库导入


支持多种操作平台


 Windows
Linux
Mac OS

(责任编辑:ioter)
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