to top
Select language:    en ENGLISH  |  cs CZECH
COMSOL Multiphysics®
picture Stator blade in the turbine stage of a jet engine is heated by combustion gases, where the resulting temperature gradients introduce significant stresses. To prevent the stator from melting, air is passed through a cooling duct in the blade.
COMSOL Multiphysics je určen k řešení inženýrských úloh pomocí metody konečných prvků. Uživatelé programu mají jedinečnou možnost názorně a jednoduše pronikat do podstaty fyzikálních procesů. Software lze s úspěchem používat v situacích, kdy je nutné do modelu zahrnout více fyzikálních procesů – jedná se pak o komplexní, tzv. multifyzikální úlohy. Tímto postupem je možné dosáhnout výrazně vyšší věrohodnosti modelovaného systému. Uživatel může do jedné úlohy zahrnout libovolný počet fyzikálních jevů, které chce brát při vytváření svého modelu v úvahu.
COMSOL Multiphysics je systém určený jak inženýrům a konstruktérům, tak i vědeckým pracovníkům, kterým jde o detailní pronikání do podstaty fyzikálních jevů. Součástí programu COMSOL Multiphysics a jeho rozšiřujících nadstaveb jsou předdefinované typové úlohy, které ulehčují uživateli práci při definování modelů. Jako příklad těchto úloh lze uvést proudění tekutin, přestup tepla, zatížení konstrukcí. Program obsahuje potřebné funkce k vytvoření a analýze modelu – počínaje od definování geometrie, zadání okrajových podmínek, vytvoření sítě, nastavení řešičů až po vizualizaci výsledků. Všechny tyto nezbytné nástroje naleznete v jádru COMSOL Multiphysics.
COMSOL Multiphysics je otevřeným rozhraním pro uživatele, kteří si chtějí vytvořit vlastní simulaci definováním matematických rovnic. Matematické rovnice mohou být ve formě PDE – parciální diferenciální rovnice nebo ODE – obyčejné diferenciální rovnice. Definice vlastních rovnic probíhá přímo v grafickém rozhraní programu a není nutné vytvářet jakékoliv přídavné kódy nebo skriptové soubory.
Program COMSOL Multiphysics umožňuje těsné propojení s nástrojem pro technické výpočty a simulaci MATLAB®. Uživatelé COMSOL Multiphysics mají možnost využít výpočetní sílu MATLABu a flexibilitu jeho aplikačních knihoven. Spojení s MATLABem řeší celou řadu jinak obtížně realizovatelných úkolů – tvorbu uživatelských aplikací, interaktivní úpravy modelů, optimalizaci, kosimulaci a pokročilé metody zpracování dat a vizualizace výsledků.
COMSOL Multiphysics je dostupný na všech obvyklých platformách (MS Windows, Linux, Mac OS X) a podporuje výpočty na vícejádrových počítačích i na clusterech.
Nastavení modelu je velice rychlé, díky nepřebernému množství přednastavených fyzikálních rozhraní jako je mechanika tekutin, přestup tepla, pružnost pevnost anebo elektrostatika. COMSOL Multiphysics umožňuje definovat geometrii, materiálové vlastnosti a okrajové podmínky pomocí funkcí nebo závisle proměnných - tyto definice mohou být proměnné v čase nebo prostoru.
Možnosti simulace lze posunout ještě dál aplikováním fyzikálních, rozšiřujících nebo propojujících modulů. Rozšiřující moduly lze libovolně kombinovat a tím vytvářet multifyzikální úlohy odpovídající realitě, která je kolem nás a tak posunout počítačovou simulaci do zcela nové dimenze.
Pracovní postup při modelování úlohy v COMSOL Multiphysics® lze popsat v několika základních krocích. Tyto kroky jsou hlavními uzly modelovacího stromu, který uživatel při zpracování své úlohy doplňuje. Výhodou tohoto přístupu je přehlednost provedených kroků a snadný náhled na každý detail vytvořeného modelu a možnost jeho snadné adaptace.
  • Geometrii zkoumaného modelu lze vytvořit CAD nástroji v grafickém editoru COMSOL Multiphysics®. Podkladem pro řešení úlohy dále mohou být také geometrické modely vytvořené v externích CAD systémech. COMSOL Multiphysics® je schopen načítat geometrické soubory ve formátech STL a VRML, které definují model povrchovou sítí, 2D soubory v DXF formátu a modely popsané 3D sítí ve formátu NASTRAN. Načítání dalších geometrických dat zajišťuje specializovaný modul a jeho nadstavby.
  • Zadání okrajových podmínek a vlastností oblastí v modelu je nezbytnou podmínkou pro řešení úlohy. Různým částem geometrie, jako jsou oblasti, plochy (ve 3D), hrany nebo body, mohou být přiřazeny proměnné, výrazy a nebo funkce, které lze dále využít při simulaci. Při zadávání materiálů subdomén je k dispozici knihovna předdefinovaných materiálů i chemických prvků. Vytvářený model může obsahovat několik oblastí a každé z nich lze přiřadit vlastnost rozdílného prostředí nebo materiálu. Do připravené materiálové knihovny je možné přidávat další materiály nebo si uživatel může vytvořit knihovnu vlastní.
  • Geometrický model s nastavenými okrajovými podmínkami je připraven pro generování výpočetní sítě, v jejíchž uzlových bodech budou vypočtena potřebná data. Síť může být generována automaticky nebo lze vlastnosti sítě ovlivňovat nastavováním různých parametrů ve zvolených částech modelu. V jednom modelu lze kombinovat několik variant sítí s různým typem elementů.
  • Pro řešení modelu obsahuje COMSOL Multiphysics® několik typů řešičů pro výpočet lineárních i nelineárních úloh, úloh ve frekvenční a časové oblasti nebo úloh se zvoleným proměnlivým parametrem. Pro řešení soustav lineárních rovnic jsou k dispozici jak přímé tak iterační řešiče, kde k iteračním řešičům je k dispozici i řada předpodmiňovačů. Řešení úlohy může být spuštěno z grafického rozhraní COMSOL Multiphysics® nebo v případě propojení s programem MATLAB® také z jeho příkazové řádky. COMSOL Multiphysics® podporuje běh jak na vícejádrových počítačích, tak na počítačových clusterech.
  • Konečné zpracování výsledků může být provedeno mnoha způsoby. Multifyzikální úlohy obsahují vždy řadu vypočtených proměnných, které lze ve zvolených jednotkách zobrazovat současně pomocí barevných map, izočar, izoploch, proudnic, šipek, částic nebo řezů. Úlohy řešené v čase lze snadno animovat s možností zápisu do formátu AVI, GIF nebo Flash. Jakékoliv řešení je možno pro další zpracování exportovat do jednoduchých textových souborů. Samozřejmostí je export vytvořených obrázků a grafů. Zpracovaný model lze uložit ve formátu Java nebo do textového M-souboru (MATLAB).
picture

© HUMUSOFT 1991 - 2018