通过Evan Yares，软件高级编辑和分析师
1964年，美国宇航局对其结构性动态研究计划进行了审查。当时，其研究中心各自分别开发结构分析软件，以满足自己的特定需求。该评审建议应开发单个通用FEA（有限元分析）程序，以模拟广泛的结构问题。这是从这个决定，Nastran是NASA结构分析计划，最终是。
虽然NASTRAN的性能多年来一直在增长，但当它首次问世时，它的设计考虑到了当代计算机的局限性。它可以解决结构物理中的静态、动态和传热问题，但它忽略了在这些领域之外的任何物理复杂性问题。
对于许多工程问题，单独的结构分析可以提供足够的第一近似。在某些情况下，在非结构性物理效应很重要的情况下，通过边界条件可能足以解释它们。然而，有一个令人惊讶的问题，这些问题可能不够好。对于这些问题，解决方案是多体验仿真。
要理解多物理的重要性，只需花一点时间看看你的周围。你可能看到的许多日常事物都代表着多物理问题。以白炽灯泡为例。为了分析其温度特性，需要模拟能量传输——通过传导、辐射和对流——以及由灯泡中氩气密度变化引起的动量传输。这本质上是一个多物理问题。
或者，考虑铝挤压。挤压过程的建模需要耦合非牛顿流体流动和移动材料的内摩擦传热。通过将结构力学添加到模拟中，可以确定由于流体压力和热负荷在挤压模具中的应力。根据仿真结果，可以优化模具的物性参数和工作条件。
该COMSOL多体型仿真显示了一杯水中的温度分布，作为等温流量和热传递的函数。
甚至像一杯水这样简单的东西也代表着一个多物理问题。在桌上放一杯冷水，让它升温到室温。你可以通过耦合非等温流动和传热来模拟这个过程。虽然这可能看起来是一个微不足道的例子，自由对流可以是发酵过程，铸造和生化反应器的一个重要因素。
每个问题都是钉子吗?
亚伯拉罕·马斯洛(Abraham Maslow)曾说过:“如果你只有一把锤子，你往往会把每个问题都当成一颗钉子。”
在仿真软件领域，可以说，如果你只有结构分析软件，你往往只看到结构分析问题。然而，事实上，不存在所谓的结构分析问题。所有由自然现象产生的问题都是多物理学。
在2012年COMSOL会议上，来自ZINK Imaging的William Vetterling谈到了他的公司对COMSOL Multiphysics的使用。
ZINK开发了一种独特的成像技术，使全彩色数码打印不需要墨盒或色带。这项技术的核心是一种多层涂布纸，它在印刷前看起来就像普通的白色相照纸。ZINK-enabled设备中的热打印头的热量激活ZINK纸内部的颜色形成化学物质。
ZINK首先开始使用COMSOL Multiphysics来计算热流，这使得他们能够在涂层介质中使用温度和时间脉冲组合选择全3D颜色。
确定灯泡内的温度分布需要同时考虑能量传输和动量传输。该模拟是使用COMSOL Multiphysics进行的。
Vetterling指出，ZINK在将他们的技术推向市场时面临的主要挑战之一是介质涂层过程。ZINK纸有12层，包括3个染色层，每一层都必须是均匀的，并且有精确的厚度，以便产生一致的颜色。
为了使ZINK介质的生产具有商业可行性，必须一次覆盖许多层。为了做到这一点，ZINK的工程师设计了一台定制的涂布机。在这台机器中，每一层涂料都以液体的形式，沿着一个斜坡流下，在那里它们堆叠成一个单一的流。然后，这些气流像帘子(或者瀑布，如果你喜欢的话)一样，瀑布般地倾泻在快速移动的基材网上，基材网随后通过一系列强制空气干燥的静压箱，最后缠绕在线轴上。
涂层过程对Zink的工程师提出了一些重大挑战。首先，为了获得精确且一致的层厚度，有必要控制涂布机宽度的液体涂层流的流速，粘度和温度。接下来，必须将液体涂层帘静电到涂布滚筒以防止涂层和介质网之间的空气夹带。在干燥增压室中，必须控制气流对介质的力，以避免导致涂层中的厚度变化。在绕组站，必须分析压力和张力变化，以避免将导致卷筒上的介质“暗藏”的条件。并且，当展开介质时，必须控制摩擦静电电荷以防止可见涂层伪影。
速度场和铝壳模具型材剖面的流线。适当的设计应确保以相同的速度确保轮廓的不同部位行进。这种仿真与COMSOL多发性运行，耦合非牛顿流体流，传热和结构力学。
这些挑战中的每一个都需要多职业模拟。每个人都是通过Zink工程师解决的使用COMSOL Multiphysics来解决。在制定所有介质涂层挑战之后，Zink使用COMSOL Multiphysics来分析和优化其打印机设计 - 例如，计算打印头产生的热量如何在打印机的情况下分发。
开发ZINK成像过程需要在化学、工程、物理、图像科学和制造方面进行创新，并产生了超过180项专利和专利申请。如果没有多物理模拟，这是不可能的。
ZINK Imaging公司的相变染料和多层介质可以在宝丽来PoGo即时移动打印机等设备上实现无墨水打印。ZINK Imaging首先开始使用COMSOL Multiphysics来计算打印头中的热流。随着时间的推移，他们发现在产品化他们的技术时所面临的许多问题都需要多物理模拟。
主流的物理模型
多物理模拟曾经是一种奇特的东西。但现在不是了。ADINA、Altair、ANSYS、Autodesk、CD-Adapco、ESI Group、LSTC、MSC、NEi、Siemens PLM和simula都支持多物理(尽管以不同的方式)。
但可以说COMSOL在推动多物理进入模拟主流方面做得最多。它通过支持各种各样的物理学科来做到这一点，同时专注于减少运行耦合分析时不必要的复杂性。简而言之，聪明的人可以使用COMSOL Multiphysics做有趣的分析，而无需在过程中学习许多神秘的软件技巧。
COMSOL也是使高性能计算(HPC)适用于多物理模拟的先驱。一个浮动网络COMSOL Multiphysics许可证可以用来并行运行无限数量的计算节点。而且，如果你没有HPC集群，COMSOL支持使用Amazon的EC2云计算基础设施。
还在进化
仿真软件市场无处可靠静止。（双关语。）预计仿真软件供应商有合理的是，仿真软件供应商继续扩大其多体验能力，并努力解决物理学科之间的耦合。这将在长期内收回，因为计算能力继续变得更便宜，更可用。当用户意识到他们可以解决越来越困难的模拟问题。
COMSOL
www.comsol.com
辛克成像
www.zink.com.
了下:设计世界的文章，模拟，软件
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