多物理場(chǎng)仿真軟件Comsol Multiphysics

Comsol Multiphysics是一款專(zhuān)業(yè)的多物理場(chǎng)仿真分析軟件，這款軟件主要用于仿真模擬工程、制造和科研等各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、設(shè)備及過(guò)程。除了多物理場(chǎng)仿真建模之外，您還可以進(jìn)一步將模型封裝為仿真 App ，提供給設(shè)計(jì)、制造、實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及其他合作團(tuán)隊(duì)使用。

新版特色：

COMSOL Multiphysics®

App 開(kāi)發(fā)器可以通過(guò) COMSOL 模型創(chuàng)建專(zhuān)業(yè)的 App 應(yīng)用程序，提供給您機(jī)構(gòu)中的所有工程和設(shè)計(jì)人員使用

極大地?cái)U(kuò)展了預(yù)定義的多物理場(chǎng)耦合

新的求解器算法可以對(duì)復(fù)雜 CAD 裝配體實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)格剖分和仿真，并支持帶有懸掛節(jié)點(diǎn)的非一致性網(wǎng)格

通過(guò)額外維度支持多尺度仿真

根據(jù)導(dǎo)入的網(wǎng)格創(chuàng)建幾何，而后可以通過(guò)實(shí)體操作進(jìn)行編輯

接口 & 多功能

通過(guò)新增的放樣、圓角、倒角、中型面，以及加厚等功能，新增的設(shè)計(jì)模塊擴(kuò)展了現(xiàn)有的 CAD 操作工具箱

LiveLink™ for Revit® 模塊可幫助 COMSOL Multiphysics® 用戶(hù)接入建筑信息模擬軟件Autodesk® Revit®

可通過(guò)不同求解類(lèi)型的組合進(jìn)行多元分析優(yōu)化

粒子追蹤模塊現(xiàn)已支持對(duì)粒子累積、侵蝕和刻蝕的仿真

電氣

新增射線光學(xué)模塊使用光線表述電磁波，可用于分析電磁波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于模型中最小幾何尺寸的系統(tǒng)

由頻率和材料控制的一鍵式網(wǎng)格剖分，可對(duì)無(wú)限元、完美匹配層（PML）以及周期性邊界進(jìn)行快速智能的網(wǎng)格剖分

等離子體模塊新增了多個(gè)用于仿真平衡放電的接口

可通過(guò)半導(dǎo)體模塊和波動(dòng)光學(xué)模塊進(jìn)行光電元件仿真

力學(xué)

聲學(xué)模塊新增了兩個(gè)用于模擬高頻聲波或幾何聲學(xué)的方法：射線聲學(xué)和聲擴(kuò)散

傳熱模塊新增模擬薄層、薄膜、桿和裂隙的功能，有效地減少對(duì)計(jì)算資源的需求

可通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)模塊模擬幾何非線性梁、非線性彈性材料以及關(guān)節(jié)中的彈性

流體 & 化工

新增的代數(shù)湍流模型可以幫助實(shí)現(xiàn)更快的仿真：代數(shù) y+ 和 L-VEL

支持柵板和風(fēng)扇中的湍流分析

新增使用額外維度功能的反應(yīng)顆粒床接口

新增化學(xué)接口，并對(duì)反應(yīng)工程接口進(jìn)行升級(jí)

功能特色：

借助仿真分析來(lái)優(yōu)化、驗(yàn)證真實(shí)世界的產(chǎn)品和過(guò)程

工程師和科研人員可以使用 COMSOL Multiphysics® 軟件來(lái)模擬各個(gè)工程、制造和科研領(lǐng)域所涉及的產(chǎn)品和過(guò)程。

COMSOL Multiphysics® 是一個(gè)仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)建模工作流程中涉及的所有步驟：從幾何建模、定義材料屬性、設(shè)置物理場(chǎng)來(lái)描述物理現(xiàn)象，到求解模型，以及為提供準(zhǔn)確可信的結(jié)果對(duì)模型的后處理。

COMSOL Multiphysics® 產(chǎn)品庫(kù)中的附加模塊可以任意組合使用，以進(jìn)一步增強(qiáng)軟件的功能，創(chuàng)建適用于各個(gè)工程和應(yīng)用領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)模型。借助于接口產(chǎn)品，工程師在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中使用到的其他工程和數(shù)學(xué)工具也可以與 COMSOL 建模集成，共同使用。完成模型開(kāi)發(fā)后，用戶(hù)還可以將模型轉(zhuǎn)換成一個(gè)帶有定制化用戶(hù)界面的仿真 App，供研發(fā)部門(mén)內(nèi)外的人員使用。

多物理場(chǎng)仿真帶來(lái)精確的分析結(jié)果

工程仿真成功的關(guān)鍵往往取決于是否能夠開(kāi)發(fā)出通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的模型，以取代傳統(tǒng)單純依靠實(shí)驗(yàn)和原型的方式，同時(shí)能夠從更深層面上理解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和流程，為之后的設(shè)計(jì)改進(jìn)積累，打下基礎(chǔ)。與實(shí)驗(yàn)或原型測(cè)試相比，建模仿真可以幫助開(kāi)發(fā)人員更快、更有效、更精確地優(yōu)化產(chǎn)品和過(guò)程。

對(duì)于 COMSOL Multiphysics® 用戶(hù)來(lái)說(shuō)，建模不再受制于其他仿真軟件常常存在的各種限制，用戶(hù)可以自由控制模型的各個(gè)方面。軟件支持將任意數(shù)量的物理場(chǎng)現(xiàn)象耦合在一起，不僅如此，您還可以直接在圖形用戶(hù)界面（GUI）使用方程和表達(dá)式來(lái)輸入用戶(hù)自定義參數(shù)，以傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)，甚至是完全無(wú)法實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)造性方式來(lái)進(jìn)行仿真。

精確的多物理場(chǎng)模型能夠考慮各種可能的工況和相關(guān)的物理效應(yīng)，能夠幫助您理解、設(shè)計(jì)和優(yōu)化真實(shí)工作條件下的產(chǎn)品和過(guò)程。

統(tǒng)一的建模工作流程

使用 COMSOL Multiphysics® 建模意味著，您可以在一個(gè)軟件環(huán)境中，任意地切換電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、流體流動(dòng)、傳熱和化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，或通過(guò)偏微分方程組建模的任何其他物理場(chǎng)等多個(gè)仿真。您還可以在單個(gè)模型中將這些領(lǐng)域的物理現(xiàn)象進(jìn)行組合。COMSOL Desktop® 用戶(hù)界面為您提供了完整的仿真環(huán)境和始終一致的建模工作流程，無(wú)論您想要分析和開(kāi)發(fā)哪種類(lèi)型的設(shè)計(jì)或過(guò)程，都可以遵循同樣的建模流程。

幾何建模和 CAD 軟件接口

操作、序列和選擇

COMSOL Multiphysics® 的核心功能提供了豐富的幾何建模工具，支持通過(guò)實(shí)體對(duì)象、表面、曲線和布爾操作等來(lái)創(chuàng)建零件。您可以通過(guò)操作序列來(lái)創(chuàng)建幾何實(shí)體，序列中的每個(gè)操作都可以輸入控制參數(shù)，方便您在多物理場(chǎng)模型中輕松地進(jìn)行編輯和參數(shù)化求解。幾何模型中的定義與其相應(yīng)的物理場(chǎng)設(shè)置之間相互關(guān)聯(lián)，這意味著只要幾何模型發(fā)生變化，軟件便會(huì)自動(dòng)將此變化反應(yīng)到所有與其關(guān)聯(lián)的模型設(shè)置中。

您可以將幾何模型中的材料域或表面等幾何實(shí)體進(jìn)行分組，創(chuàng)建不同的選擇，并在定義物理場(chǎng)、劃分網(wǎng)格以及后處理等后續(xù)操作中使用這些選擇。不僅如此，您還可以通過(guò)一系列操作來(lái)創(chuàng)建參數(shù)化幾何零件（包括相關(guān)選擇），然后將它們存儲(chǔ)到“零件庫(kù)”中，以便在多個(gè)模型中重復(fù)使用。

導(dǎo)入、修復(fù)、特征修復(fù)和虛擬操作

CAD 導(dǎo)入模塊和 ECAD 導(dǎo)入模塊 支持將所有標(biāo)準(zhǔn) CAD 和 ECAD 文件導(dǎo)入到 COMSOL Multiphysics®中。設(shè)計(jì)模塊進(jìn)一步擴(kuò)展了 COMSOL Multiphysics® 的幾何操作功能。“CAD 導(dǎo)入模塊”和“設(shè)計(jì)模塊”均支持對(duì)幾何模型執(zhí)行修復(fù)和特征去除操作。軟件也支持對(duì)表面網(wǎng)格模型（如 STL 格式）的導(dǎo)入，用戶(hù)還可以通過(guò) COMSOL Multiphysics® 中的后續(xù)操作將其轉(zhuǎn)換為幾何對(duì)象。與幾何序列中的其他操作類(lèi)似，導(dǎo)入操作也可以與選擇和其它相關(guān)操作結(jié)合使用，以執(zhí)行參數(shù)化和優(yōu)化分析。

作為特征去除和修復(fù)功能的備選方案，COMSOL® 軟件還支持一些“虛擬操作”。對(duì)于如長(zhǎng)條面和小面等這些幾何特征，建模時(shí)包含它們通常并不提高仿真精度，虛擬操作可以用于去除這些幾何特征對(duì)網(wǎng)格的影響。與特征去除功能不同的是，虛擬操作可以在不改變幾何的曲率或保真度的情況下，生成更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格。

眾多預(yù)置接口和功能，支持基于物理場(chǎng)建模

COMSOL® 軟件提供了一系列預(yù)定義的物理場(chǎng)接口，用于模擬各種物理現(xiàn)象，其中包括了很多常見(jiàn)的由多個(gè)物理場(chǎng)共同作用引起的現(xiàn)象。物理場(chǎng)接口是專(zhuān)門(mén)針對(duì)特定科學(xué)或工程領(lǐng)域問(wèn)題建模的用戶(hù)界面，用戶(hù)在其中可以自由設(shè)定模型的各個(gè)方面 - 從參數(shù)定義、離散化，到分析和求解結(jié)果。

當(dāng)選定某個(gè)特定的物理場(chǎng)接口后，軟件會(huì)給出相應(yīng)的研究類(lèi)型供用戶(hù)選擇，例如瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)求解。除此之外，軟件還會(huì)自動(dòng)推薦合適的數(shù)值離散化方法、求解器設(shè)置，以及對(duì)應(yīng)于該物理現(xiàn)象的可視化和后處理圖表。用戶(hù)還可以對(duì)物理場(chǎng)接口進(jìn)行自由組合，用來(lái)描述涉及多種物理現(xiàn)象的復(fù)雜過(guò)程。

COMSOL Multiphysics® 平臺(tái)軟件預(yù)置了大量的核心物理場(chǎng)接口，涉及固體力學(xué)、聲學(xué)、流體流動(dòng)、傳熱、化學(xué)物質(zhì)傳遞和電磁學(xué)等諸多領(lǐng)域。COMSOL® 產(chǎn)品庫(kù)中包含的附加模塊提供了豐富的專(zhuān)業(yè)用戶(hù)界面，擴(kuò)展了軟件在相應(yīng)領(lǐng)域的建模功能，是對(duì)軟件核心建模功能的有力補(bǔ)充。

基于方程建模帶來(lái)靈活、透明的建模功能

要想真正推動(dòng)科學(xué)與工程研究及創(chuàng)新，軟件工具僅提供一成不變的工作環(huán)境是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。理想的軟件應(yīng)該直接在用戶(hù)界面中提供模型定義，并支持用戶(hù)根據(jù)數(shù)學(xué)方程進(jìn)行定制。COMSOL Multiphysics® 的功能應(yīng)運(yùn)而生，完全具備這種級(jí)別的靈活性，在生成數(shù)值模型之前，其內(nèi)置的方程編譯器可以先快速地編譯表達(dá)式、方程及其他數(shù)學(xué)描述。軟件支持在物理場(chǎng)接口中添加和定制表達(dá)式，用戶(hù)可以將這些表達(dá)式自由耦合，從而模擬多物理場(chǎng)現(xiàn)象。

豐富的定制功能不僅限于此。借助“物理場(chǎng)開(kāi)發(fā)器”，您還可以根據(jù)自己的方程來(lái)創(chuàng)建新的物理場(chǎng)接口，并在之后的建模工作中調(diào)用和修改這些接口，也可以將其分享給其他同事。

自動(dòng)和手動(dòng)網(wǎng)格劃分

根據(jù)物理場(chǎng)的類(lèi)型或多物理場(chǎng)組合，COMSOL Multiphysics® 提供了多種模型離散化和網(wǎng)格剖分方面的方法供您選擇。離散化方法主要是基于有限元方法（相關(guān)方法的完整列表，請(qǐng)參見(jiàn)本頁(yè)的求解器一節(jié)），而通用的網(wǎng)格剖分算法可以使用相應(yīng)的單元類(lèi)型來(lái)創(chuàng)建與所用數(shù)值方法相匹配的網(wǎng)格。例如，默認(rèn)算法可以采用自由四面體網(wǎng)格，或采用四面體與邊界層網(wǎng)格的組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)更迅速、更精確的求解。

對(duì)于所有網(wǎng)格類(lèi)型，都可以在求解過(guò)程中或研究步驟序列中執(zhí)行網(wǎng)格細(xì)化、重新剖分網(wǎng)格或自適應(yīng)網(wǎng)格剖分操作。