趋势很明显——你需要在你的设计中应用多种工程学科。要做到这一点,您既需要必要的知识,也需要能够处理计算的工具。幸运的是,工具已经在路上了;拥有多个并行执行的核心处理器的笔记本电脑并不少见。
功能适当的软件也不是什么障碍。例如,最近在波士顿举行的Comsol用户大会上,高管们介绍了他们的Multiphysics®程序的3.4版本。在这个程序中有数以千计的科学研究计算,使您的设计计算和分析任务容易。
为了建模和模拟任何基于物理的系统,Version 3.4提供了多核支持、新的求解器和对特定于规程的模块的增强。
COMSOL Multiphysics 3.4中的RF模块允许您建模各种天线、波导、微波和光学组件。在这里,外部磁场加热微波循环器,引入机械变形,影响天线的发射和接收信号的能力。
多核处理器支持速度模拟解决方案。此外,通过并行计算,该软件引入了新的流体动力学求解方法,用于模拟化工、传热或微流体应用中的非常大的问题。
快速的计算速度是通过利用多核处理器和共享内存并行实现的。模拟工作流的每个步骤——网格划分、装配和求解——现在都是并行执行的。该程序将使用系统上可用的最大内核数量,您可以完全控制专用于模拟的处理器数量。
拉斯维加斯内华达大学的Darrell Pepper教授和他的团队进行了一项研究,将该版本与其他基于fea的模拟工具在一系列多物理应用中进行了比较。“对于循环器问题,考虑到有限元方案和类似的网格尺寸,”Dr. Pepper报告说,“Comsol Multiphysics的运行速度比另一种基于有限元的专业电磁软件快3倍。”
版本3.4为程序集提供了完全并行的网格划分。新的边界层网格功能可以使您网格热边界层、交流/直流应用中的带电双层或流体流动应用中的粘性边界层更有效、更高的精度和更少的内存消耗。
对程序迭代方法的重大升级将流体动力学的求解性能推到新的高度。例如,最先进的伽勒金最小二乘(GLS)稳定技术可以让您计算具有数百万个自由度的大型流体流动问题。
COMSOL Multiphysics 3.4 AC/DC模块计算发电机内部和周围的磁场。该图像显示了从模型出发的一个时间步长,边界图显示了磁场的范数,流线显示了磁场和电势。
当计算大型问题时,如流固相互作用(FSI)或热变形结构中的波传播时,具有易于使用的界面的隔离求解器可以显著减少内存消耗。与以前的版本相比,Version 3.4解决流体流动问题的速度快了5倍。
你现在可以包括变密度流动和自由对流在化学工程和传热模拟。这些新能力特别适合在电子冷却和热交换器分析中经常遇到的耦合流动和共轭传热问题。对于微流体、多种类对流和反应流等应用,该程序提供了紊流和层流的建模接口,由于组成的变化,其密度可变。
对化学工程模块进行了改进,增加了多相流模拟的建模界面。有了它,你可以很容易地模拟在洗涤器、曝气器、生物反应器和食品加工设备中的气泡流动。您还可以设置混合模型来模拟乳化、沉淀和其他在化学、制药和食品加工行业中常见的分离过程。
压电器件建模的接口得到了增强,声学模块也引入了新的接口。该图像显示了压力场和结构位移,以及一个压电声装置的远场分析图。
传热模块包括边界层网格,以更少的元素模拟电子冷却、热交换器和机械设计中固体结构的热损失,以获得更高的精度。另外一个新功能是使用节省内存的2D轴对称建模域来建模3D地对地辐射。
反应工程实验室的升级包括在多组实验数据上运行非线性参数估计的新接口。此外,现在可以选择在每次运行中估计哪些参数和保持哪些参数不变。输出显示置信区间和标准差。
由于AC/DC模块的新SPICE用户界面,版本3.4允许您构建和运行模型作为基于SPICE的电路模拟的一部分。对于电子、电气元件、地球物理和电化学应用,有交流阻抗研究的小信号分析。您还可以通过支持周期性边界条件和扇形对称的新接口为电机和发电机建模。
此外,在射频模块中引入了一个新的周期边界条件用户界面,以及一个改进的集总端口边界条件界面,这对于传输线和电路板中的波传播非常理想。
结构力学模块可以预测高周和低周疲劳损伤。一组Script函数从由加载数据和确定性、随机甚至非比例材料疲劳数据组成的输入计算疲劳损伤。
Comsol Multiphysics 3.4运行在至少1GB内存的Windows、Linux、Solaris和Macintosh工作站上。
框架中的切口受到重复性应力集中的影响。使用新的建模
结构力学模块的疲劳分析能力,这张图像显示了沿框架的四个圆角的累积损伤,从计数矩阵计算。
COMSOL Inc .)
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