COMSOL Multiphysics 5.4 (dostupný od října 2018)
Po devíti měsících od posledního vydání přichází COMSOL Multiphysics s verzí 5.4. Software doznal celé řady vylepšení jak v rovině jednotného ovládání, tak na úrovni jednotlivých fyzikálních rozhraní. Zde naleznete přehled nejvýznamnějších změn.
COMSOL Compiler
Hlavní novinkou je nadstavba COMSOL Compiler. Z vaší simulace umožňuje vytvořit samostatný a volně šiřitelný program spustitelný ve Windows, Linux i macOS. Svůj model tak můžete zpřístupnit doslova komukoliv na světě, aniž by musel disponovat licencí COMSOL Multiphysics či přístupem k internetu.
Novinky v jádru COMSOL Multiphysics
V posledních verzích se vývojáři soustředili na zvýšení výpočetního výkonu zejména u rozsáhlých 3D modelů a stejně tomu je i u verze 5.4. Rendering 3D geometrií je teď několikanásobně rychlejší, což pocítíte zejména u velkých importovaných sestav. Až o třetinu méně času zabere tvorba mezních vrstev. Zrychlení doznali také řešiče. Až o 15 % rychleji nyní vyřešíte nelineární a časově závislé problémy díky zefektivnění algoritmů pro práci s řídkými maticemi.
Skupiny a parametry
Jedním z hlavních benefitů COMSOL Multiphysics je možnost parametrizovat takřka celý model. Aby byla práce s parametry a parametrickými studiemi ještě jednodušší, můžete parametry nově řadit do tématických skupin (např. parametry řídící geometrii) a vytvářet tzv. ‚Parametric cases‘. Podobně můžete do skupin shlukovat grafy a další uzly ve stromové struktuře a dělat tak model ještě přehlednější.
Aplikace jsou silným nástrojem pro výuku, prezentaci a předávání výsledků. Zároveň díky API umožňují vytvářet zjednodušené grafické rozhraní. Tato zjednodušená rozhraní (v COMSOLu označená jako ‚Form‘) je teď možné použít pro ovládání modelu přímo v prostředí ‚Model Builder‘.
Barvení geometrie
COMSOL Multiphysics nově nabízí možnost obarvení domén a ploch pro snazší orientaci v modelu. Doteď bylo možné obarvovat části geometrie na základě jejich příslušnosti k předdefinovaným materiálům. Nyní můžete definovat barvu i pro výběrové množiny a přímo v grafickém okně přepínat mezi jednotlivými zobrazeními.
Geometrie a tvorba sítí
Preprocessing může zabrat hodiny času. S tím přichází důraz na vyšší míru jeho automatizace, zejména u importovaných geometrií. Důležitým nástrojem jsou operace automaticky zbavující geometrii přebytečných detailů za účelem tvorby optimální sítě. Automatické odstranění detailů je teď možné vztáhnout jen k vybraným částem geometrie a zachovat tak detaily, které jsou žádoucí.
Samostatnou kapitolou je používání importovaných sítí. V nové verzi je lze snadněji upravovat a dále zjemňovat. Zároveň COMSOL Multiphysics nově umožňuje automaticky generovat síť přesně na míru libovolnému fyzikálnímu rozhraní.
Postprocessing a vizualizace
Verze 5.4 přináší několik novinek, které ulehčí uživateli ovládání modelu v prostředí grafického okna. K zobrazení modelu bez perspektivy již není potřeba nastavovat kameru v rámci aktuálního pohledu, ale je možné tak učinit stiskem jediného tlačítka. Rovněž teď bude možné rotovat model o 90 ° ve vybraných osách rovněž přímo v grafickém okně.
V uzlu výsledků by Vás mohla překvapit změna způsobu ovládání ‚Derived Values‘ prostřednictvím ‚Evaluation Groups‘, které usnadňují vyhodnocování proměnných a následnou tvorbu tabulek. V grafech nově přibyla možnost vytvářet ‚Streamlines‘ doplněné o šipky značící směr toku. 3D grafy můžete nově exportovat ve formádu glTF, který umožňuje rotovat s modelem i mimo prostředí 3D modelářů. Tento formát by měl být podporován i v příští verzi Microsoft PowerPoint.
Novinky v rozšiřujících modulech
Po dvou letech přichází COMSOL Multiphysics s novým modulem. Jedná se o Composite Materials Module, který přináší jedinečné možnosti v modelování kompozitních materiálů složených z libovolného počtu vrstev.
Kompozitní materiály
- Nový nástroj pro modelování vláknových kompozit, laminovaných desek a sendvičových panelů
- Využívá technologie vrstvených materiálů
- ESL teorie nahrazující vrstvenou strukturu jedinou ekvivalentní vrstvou
- LW teorie přistupuje ke každé vrstvě individuálně a umožňuje tak řešit například multifyzikální problémy (přestup tepla, el. napětí) mezi jednotlivými vrstvami
- Zahrnuje specializované nástroje pro pre- a postprocessing
Strukturální mechanika
- Modelování mikrostruktur pomocí „Unit cell equivalent property“
- Nová ‚Shock response‘ analýza vhodná například pro zkoumání vlivu otřesů na elektronické součástky
- FSI simulace nově i pro skořepiny, membrány, sestavy a multibody modely
- Modely deformace křehkých materiálů, jako jsou betony apod.
- Mullinsův efekt pro deformaci gumy
Optimalizace
- Implementován nový nástroj pro topologickou optimalizaci přímo do lokálních definic modelů ze strukturální mechaniky a proudění v porézních materiálech
- Export tvarové optimalizace do STL a verifikace importovaných STL geometrií
AC/DC
- Rozšířená knihovna součástí o plně parametrizované modely cívek
- Výpočet magnetické síly a krouticího momentu u nelineárních materiálů
- Modelování proudů a Joulova tepla v tenkých vrstvách
CFD
- LES modely turbulence – RBVM (Residual Based Variational Multiscale) a RBVMWV techniky
- Novinky ve vícefázovém proudění zahrnující možnost simulovat FSI, proudění ropy v porézních materiálech, vylepšené formulace Euler-Euler, Level-Set a modelů směsí.
- Veškeré modely turbulence jsou nově dostupné pro Level-Set a Phase Field rozhraní
- Doplněny modely nenewtonských kapalin – Binghamské, Herschel-Bulkley, Casson
Chemie a elektrochemie
- Aktualizované rozhraní pro termodynamiku
- Spojení fyzikálních rozhraní Reacting Flow a Transport of Diluted Species
- Bilanční reakce pro Maxwell-Stefanovu difuzi
- Schématické modelování baterií
- Okrajové podmínky u membrán, užitečné například pro modelování elektrodialýzy
Přestup tepla
- Nová funkce vyzařování tepla založená na 'ray shooting excitaci.
- Novinky v rozhraní Surface-to-Surface Radiation zahrnující libovolný počet spektrálních pásem a materiály se závislostí na vlnové délce
- Přidaná rovnice pro tepelnou radiaci v absorbujícím prostředí
- Přestup tepla ve vrstvených materiálech
Akustika
- Možnost přidat porty do rozhraní Pressure Acoustics ulehčuje výpočet přenosových ztrát
- Model nelineárních materiálů pro časovou doménu podstatný pro úlohy s vysokou hladinou akustického tlaku
- Definice útlumu v atmosféře a oceánu
Paprsková optika
- Zlepšený výpočet intenzity a výkonu
- Nové a aktualizované modely v knihovně součástí se zaměřením na přesnější vykreslení povrchů
- Optická disperze zahrnující index lomu závislý na vlnové délce a teplotně-optické koeficienty disperze
RF a vlnová optika
- Přes 40 nových materiálů substrátů pro tištěné RF obvody
- Možnost modelovat celé pole homogenních anténových elementů pouze s jednou fyzickou anténou
- Analýza vzdálené zóny antény pro transientní studie
- Impulzová odezva pásmové propusti
- Okrajové podmínky impedance a propustnosti pro rozhraní založená na obálce světelného svazku umožňují modelovat tenké kovové vrstvy v zrcadlech a protiodrazové povrchy
Polovodiče
- Sdružení Poissonovy a Schrödingerovy rovnice do jediného fyzikálního rozhraní umožňuje modelovat nosiče náboje v dějích s kvantovými omezeními a tunelování při WKB aproximaci
- Pro konsistentní řešení byla přidána Schrödinger-Poissonova studie
Podrobný přehled všech novinek naleznete na www.comsol.com
Matouš Lorenc (HUMUSOFT) , 11.10.2018