COMSOL Multiphysics 5.4 (dostupný od října 2018)

Po devíti měsících od posledního vydání přichází COMSOL Multiphysics s verzí 5.4. Software doznal celé řady vylepšení jak v rovině jednotného ovládání, tak na úrovni jednotlivých fyzikálních rozhraní. Zde naleznete přehled nejvýznamnějších změn.

COMSOL Compiler

Hlavní novinkou je nadstavba COMSOL Compiler. Z vaší simulace umožňuje vytvořit samostatný a volně šiřitelný program spustitelný ve Windows, Linux i macOS. Svůj model tak můžete zpřístupnit doslova komukoliv na světě, aniž by musel disponovat licencí COMSOL Multiphysics či přístupem k internetu.

Novinky v jádru COMSOL Multiphysics

V posledních verzích se vývojáři soustředili na zvýšení výpočetního výkonu zejména u rozsáhlých 3D modelů a stejně tomu je i u verze 5.4. Rendering 3D geometrií je teď několikanásobně rychlejší, což pocítíte zejména u velkých importovaných sestav. Až o třetinu méně času zabere tvorba mezních vrstev. Zrychlení doznali také řešiče. Až o 15 % rychleji nyní vyřešíte nelineární a časově závislé problémy díky zefektivnění algoritmů pro práci s řídkými maticemi.

Skupiny a parametry

Jedním z hlavních benefitů COMSOL Multiphysics je možnost parametrizovat takřka celý model. Aby byla práce s parametry a parametrickými studiemi ještě jednodušší, můžete parametry nově řadit do tématických skupin (např. parametry řídící geometrii) a vytvářet tzv. ‚Parametric cases‘. Podobně můžete do skupin shlukovat grafy a další uzly ve stromové struktuře a dělat tak model ještě přehlednější.

Aplikace jsou silným nástrojem pro výuku, prezentaci a předávání výsledků. Zároveň díky API umožňují vytvářet zjednodušené grafické rozhraní. Tato zjednodušená rozhraní (v COMSOLu označená jako ‚Form‘) je teď možné použít pro ovládání modelu přímo v prostředí ‚Model Builder‘.

Barvení geometrie

COMSOL Multiphysics nově nabízí možnost obarvení domén a ploch pro snazší orientaci v modelu. Doteď bylo možné obarvovat části geometrie na základě jejich příslušnosti k předdefinovaným materiálům. Nyní můžete definovat barvu i pro výběrové množiny a přímo v grafickém okně přepínat mezi jednotlivými zobrazeními.

Geometrie a tvorba sítí

Preprocessing může zabrat hodiny času. S tím přichází důraz na vyšší míru jeho automatizace, zejména u importovaných geometrií. Důležitým nástrojem jsou operace automaticky zbavující geometrii přebytečných detailů za účelem tvorby optimální sítě. Automatické odstranění detailů je teď možné vztáhnout jen k vybraným částem geometrie a zachovat tak detaily, které jsou žádoucí.

Samostatnou kapitolou je používání importovaných sítí. V nové verzi je lze snadněji upravovat a dále zjemňovat. Zároveň COMSOL Multiphysics nově umožňuje automaticky generovat síť přesně na míru libovolnému fyzikálnímu rozhraní.

Postprocessing a vizualizace

Verze 5.4 přináší několik novinek, které ulehčí uživateli ovládání modelu v prostředí grafického okna. K zobrazení modelu bez perspektivy již není potřeba nastavovat kameru v rámci aktuálního pohledu, ale je možné tak učinit stiskem jediného tlačítka. Rovněž teď bude možné rotovat model o 90 ° ve vybraných osách rovněž přímo v grafickém okně.

V uzlu výsledků by Vás mohla překvapit změna způsobu ovládání ‚Derived Values‘ prostřednictvím ‚Evaluation Groups‘, které usnadňují vyhodnocování proměnných a následnou tvorbu tabulek. V grafech nově přibyla možnost vytvářet ‚Streamlines‘ doplněné o šipky značící směr toku. 3D grafy můžete nově exportovat ve formádu glTF, který umožňuje rotovat s modelem i mimo prostředí 3D modelářů. Tento formát by měl být podporován i v příští verzi Microsoft PowerPoint.

Novinky v rozšiřujících modulech

Po dvou letech přichází COMSOL Multiphysics s novým modulem. Jedná se o Composite Materials Module, který přináší jedinečné možnosti v modelování kompozitních materiálů složených z libovolného počtu vrstev.

Kompozitní materiály

• Nový nástroj pro modelování vláknových kompozit, laminovaných desek a sendvičových panelů
• Využívá technologie vrstvených materiálů
• ESL teorie nahrazující vrstvenou strukturu jedinou ekvivalentní vrstvou
• LW teorie přistupuje ke každé vrstvě individuálně a umožňuje tak řešit například multifyzikální problémy (přestup tepla, el. napětí) mezi jednotlivými vrstvami
• Zahrnuje specializované nástroje pro pre- a postprocessing

Strukturální mechanika

• Modelování mikrostruktur pomocí „Unit cell equivalent property“
• Nová ‚Shock response‘ analýza vhodná například pro zkoumání vlivu otřesů na elektronické součástky
• FSI simulace nově i pro skořepiny, membrány, sestavy a multibody modely
• Modely deformace křehkých materiálů, jako jsou betony apod.
• Mullinsův efekt pro deformaci gumy

Optimalizace

• Implementován nový nástroj pro topologickou optimalizaci přímo do lokálních definic modelů ze strukturální mechaniky a proudění v porézních materiálech
• Export tvarové optimalizace do STL a verifikace importovaných STL geometrií

AC/DC

• Rozšířená knihovna součástí o plně parametrizované modely cívek
• Výpočet magnetické síly a krouticího momentu u nelineárních materiálů
• Modelování proudů a Joulova tepla v tenkých vrstvách

CFD

• LES modely turbulence – RBVM (Residual Based Variational Multiscale) a RBVMWV techniky
• Novinky ve vícefázovém proudění zahrnující možnost simulovat FSI, proudění ropy v porézních materiálech, vylepšené formulace Euler-Euler, Level-Set a modelů směsí.
• Veškeré modely turbulence jsou nově dostupné pro Level-Set a Phase Field rozhraní
• Doplněny modely nenewtonských kapalin – Binghamské, Herschel-Bulkley, Casson

Chemie a elektrochemie

• Aktualizované rozhraní pro termodynamiku
• Spojení fyzikálních rozhraní Reacting Flow a Transport of Diluted Species
• Bilanční reakce pro Maxwell-Stefanovu difuzi
• Schématické modelování baterií
• Okrajové podmínky u membrán, užitečné například pro modelování elektrodialýzy

Přestup tepla

• Nová funkce vyzařování tepla založená na 'ray shooting excitaci.
• Novinky v rozhraní Surface-to-Surface Radiation zahrnující libovolný počet spektrálních pásem a materiály se závislostí na vlnové délce
• Přidaná rovnice pro tepelnou radiaci v absorbujícím prostředí
• Přestup tepla ve vrstvených materiálech

Akustika

• Možnost přidat porty do rozhraní Pressure Acoustics ulehčuje výpočet přenosových ztrát
• Model nelineárních materiálů pro časovou doménu podstatný pro úlohy s vysokou hladinou akustického tlaku
• Definice útlumu v atmosféře a oceánu

Paprsková optika

• Zlepšený výpočet intenzity a výkonu
• Nové a aktualizované modely v knihovně součástí se zaměřením na přesnější vykreslení povrchů
• Optická disperze zahrnující index lomu závislý na vlnové délce a teplotně-optické koeficienty disperze

RF a vlnová optika

• Přes 40 nových materiálů substrátů pro tištěné RF obvody
• Možnost modelovat celé pole homogenních anténových elementů pouze s jednou fyzickou anténou
• Analýza vzdálené zóny antény pro transientní studie
• Impulzová odezva pásmové propusti
• Okrajové podmínky impedance a propustnosti pro rozhraní založená na obálce světelného svazku umožňují modelovat tenké kovové vrstvy v zrcadlech a protiodrazové povrchy

Polovodiče

• Sdružení Poissonovy a Schrödingerovy rovnice do jediného fyzikálního rozhraní umožňuje modelovat nosiče náboje v dějích s kvantovými omezeními a tunelování při WKB aproximaci
• Pro konsistentní řešení byla přidána Schrödinger-Poissonova studie

Podrobný přehled všech novinek naleznete na www.comsol.com

Zkušební verze