多应用的多物理

最近在波士顿举行的Comsol大会上，演讲者向与会者介绍了如何在教育、能源和医疗等多个行业使用该公司的多物理软件。

让我们进一步分析:

为学生

众所周知，未来的雇主都在寻找具有产品设计和模拟技能的应届毕业生。

为了确保学生获得这些技能，康涅狄格州哈特福德大学(University of Hartford)的一位教授利用Comsol Multiphysics软件的应用程序构建功能创建了模拟应用程序。

该大学机械工程教授伊万娜·米兰诺维奇(Ivana Milanovic)说，模拟应用程序是进行数值分析的一个简单入口。

她说，这些应用程序为机械工程专业的学生提供了易于使用的专业用户界面，他们可以在界面上进行逼真的模拟，并可视化结果:不需要之前的培训。

探究性学习使学生对机械工程应用背后的物理和理论有更深入的理解。此外，使用模拟应用程序帮助学生创建一种方法来描述模型中使用的边界条件和设置，以及安排可视化数据、图表、图形和方程。

她说:“我们的学生告诉我们，模拟软件的使用增强了他们的学习能力，帮助他们轻松地将困难的理论概念可视化，而没有让他们接触到潜在的复杂性。”

米兰诺维奇说，学生们可以继续学习更多的基本模型是如何工作的。

她说:“一旦学生对概念和建模技术足够熟悉，他们最终可以使用应用程序构建器创建自己的应用程序，进一步扩大他们的知识和集体分析能力的范围。”

医疗器械设计

左心室辅助装置(LVADs)的设计者在工作时必须考虑到许多因素。例如，该设备需要足够小才能连接到心脏。它还需要由生物相容性材料制成，这样才不会被人体排斥。在这些考虑之上，设计师需要考虑设备的流体动力学、热管理和电源。

雅培实验室的高级研发工程师Freddy Hansen说，因为在开发的每个领域都必须考虑到这些多重相互作用的物理效应，所以多物理模拟对设计过程至关重要。他向Comsol大会的与会者讲述了他如何在进行实验研究之前利用他在物理和数学建模方面的专业知识来表征LVAD系统。

Hansen说，数值模拟是将这些因素纳入最终设计的关键。

汉森说:“在医疗技术方面，我们经常做动物研究，如果我们想在进行临床研究之前验证我们的产品，我们就会使用这些研究。在动物研究中，我们通常无法做到的一件事就是测量一切。”汉森说:“但是你可以在你的动物研究中测量一些东西，然后在Comsol中对你的动物研究结果进行后期处理，为它建立模型，并对所有其他测量结果进行分析。”“当测量成为可能时，这实际上可以帮助你决定走哪条路。”

他将自己对Comsol multiphysics的使用比作过去人们使用袖珍计算器的方式。

“有些模型并不太复杂。我可以在几个小时内造一个运行一下，就能得到答案。其他的则相当复杂，包括许多细节的CAD模型。在我得到我想要的所有信息之前，我会用一些复杂的模型工作几个月，”Hansen说。

Hansen于2011年开始使用该软件，并已经创建了230多个模型，以解决与人工泵送设备的独特物理特性相关的广泛设计挑战。

他说，在创建物理原型之前，模拟可以评估LVAD设计的大小或几何变化。

研究雷击

NTS匹茨菲尔德MA闪电技术实验室工程、仿真和建模经理Justin McKennon说，在航空航天和风力涡轮机领域，实施一个合适的防雷设计是非常重要的。

闪电和其他电磁效应——比如降水产生的静电——会严重降低性能，损坏，甚至破坏设计不正确的物体。

他说，在过去，为了确定闪电造成的威胁，工程师们必须设计、测试、获取数据、修正设计，然后一遍又一遍地这么做。

“这是一条高风险的道路，可能会导致巨大的项目成本和挫折，”麦肯农说。

多物理模型允许理解闪电的影响，而不需要执行几十次测试迭代。这意味着程序可以节省大量的时间和成本。

从模型中获得的数据取决于输入模型的参数的质量。对于更复杂的模型，如风力涡轮机叶片，为了获得任何有用的数据，物理和材料参数必须被很好地理解，麦肯农说。

但是，结合材料参数的经验数据，适当地进行网格划分，然后求解和分析模型，可以提供早期生命周期工程水平的工程数据，并有助于分析设计，麦肯农说。

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了下:3 d CAD世界

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