Перейти до вмісту

COMSOL Multiphysics

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Версія від 08:39, 17 травня 2017, створена Annamytsuk (обговорення | внесок) (Створено шляхом перекладу сторінки «COMSOL Multiphysics»)

COMSOL Multiphysics програмне забезпечення для аналізу скінченними елементами, розв'язування та імітації для різноманітних фізичних та інженерних додатків, особливо для спарених явищ чи мультифізики. Цей пакет є кросплатформним (Windows, Mac, Linux). На додачу до традиційного заснованого на фізиці користувацького інтерфейсу, COMSOL Multiphysics також дозволяє введення кількох систем  partial differential equations. Диференціальні рівняння можуть бути задані у звичайному або слабкому формулюванні. З версії 5.0 (2014), COMSOL Multiphysics також використовується для створення додатків, що базуються на фізиці. Ці додатки можна встановити, використовуючи стандартну ліцензію COMSOL Multiphysics, a також ліцензію COMSOL Server. Ранні версії (до 2005) COMSOL Multiphysics мали назву FEMLAB.

Історія

Проект COMSOL почався в 1986 Сванте Літмарком та Фарадом Саіді і базувався на коді, розробленому на випускному курсі в Королівському Інституті Технологій в Стокгольмі, Швеція.

Продукція

COMSOL Multiphysics

Основним продуктом є COMSOL Desktop, який є інтегрованим середовищем, розробреним для міждисциплінарної розробки продукції з об'єднаним  product development with a unified робочим процесом для електричних, механічних, рідинних та хімічних додатків.  Додаткові модулі є вбудованими в COMSOL Desktop, також проведення операцій програмного забезпечення залишається однаковим, не залежно від того, які додаткові продукти застосовуються.

Application Builder також доступний у середовищі COMSOL Desktop і дозволяє створювати спеціалізовані додатки, що бозуються на фізичних моделях з користувацьким інтерфейсом, що дозволяє уникати деталей імітаційної моделі з точки зору кінцевого користувача. Доступні два редактори для створення додатків: використовуючи перетягування (drag-and-drop) в редакторі форми та програмуючи в редакторі методу.  Також наявна можливість додавати деталі з моделі або задавати їх програмно з редактора методу. 

COMSOL Multiphysics також надає прикладний програмний інтерфейс (API). API для використання з мовою Java вбудований у COMSOL Multiphysics і надає програмне рішення запуску програмного забезпечення, компілюючи об'єктно-орієнтований код. Цей інтерфейс також використовується в редакторі методу в конструкторі додатків. Також наявна можливість працювати з COMSOL Multiphysics у зв'язці з MATLAB.

Фізичний контруктор, доданий у COMSOL Desktop дозволяє створювати користувацькі фізичні інтерфейси, які будуть доступні в COMSOL Desktop і виглядатимуть точно так само, як і вбудовані. Нові версії конструктора додатків витісняють фізичний конструктор як засіб для створення користувацьких інтерфейсів для власних потреб.

Вбудовані продукти 

У COMSOL Multiphysics доступні кілька вбудованих продуктів.[1] Вони поділені на декілька розділів згідно з процесами, з якими вони працюють: електрика, механіка, рідини, хімія, багатофункціональні професи та конструювання інтерфейсів. Також варто зазначити, що ці вбудовані продукти бувають двох типів: одні з COMSOL Multiphysics, а інші з COMSOL Server.

Електрика

AC/DC модуль

 AC/DC модуль використовується для моделювання електрики, магнетизму та електромагнітних полів у стаціонарних і низькочастотних додатках.

Радіочастотний модуль

Радіочастотний модуль використовується у радіочастотах та виготовленні антен, фільтрів, схем, резонаторів, перетворювачів постійного струму та метаматеріалів.

Хвильова оптика

Модуль хвильової оптики надає інструменти для роботи з поширенням електоромагнітних хвиль в лінійних та нелінійних оптичних носіях. Модуль може використовуватись для моделювання високочастотних електромагнітних хвиль.

Геометрична оптика

Модуль геометричної оптики може використовуватись у моделювання поширення електромагнітних хвиль у системах, в яких довжина хвилі є значно меншою ніж найменша геометрична деталь у моделі.

Мікроелектромеханічні системи

Плазма

Модуль плазми використовується для моделювання і імітації джерел низькотемпературної плазми.

Напівпровідники

Модуль напівпровідників дозволяє детальний аналіз напівпровідників на фундаментальному фізичному рівні. Модуль використовує ізотермальні та неізотермальні транспортні моделі.

Структурні та акустичні

Структурна механіка

Модуль структурної механіки присвячений аналізу механічних структур, на які діють статичні або динамічні навантаження. Він може використовуватись для різних типів аналізу, включно з стаціонарним, тимчасовим, параметричним, квазі-статичним, нестійким тощо.

Нелінійні структурні матеріали

The Nonlinear Structural Materials Module augments the mechanical capabilities of the Structural Mechanics Module and the MEMS Module with nonlinear material models, including large strain plastic deformation capabilities.

Геомеханіка

The Geomechanics Module is an add-on to the Structural Mechanics Module and is used to analyze geotechnical applications, such as tunnels, excavations, slope stability, and retaining structures.

Fatigue Module

The Fatigue Module can be used for fatigue analysis of different structures.

Multibody Dynamics Module

The Multibody Dynamics Module is an expansion of the Structural Mechanics Module that provides an advanced set of tools for designing and optimizing multibody structural mechanics systems using finite element analysis (FEA). The module can be used to simulate mixed systems of flexible and rigid bodies, where each body may be subjected to large rotational or translational displacements.

Rotordynamics Module

The Rotordynamics Module is an add-on to the Structural Mechanics Module and is used to analyze the effects of lateral and torsional vibrations of rotating machinery in order to study rotor vibrations and contain their levels within acceptable design limits.

Acoustics Module

The Acoustics Module is used for simulating devices that produce, measure, and utilize acoustic waves. The application areas include speakers, microphones, hearing aids, and sonar devices, to name a few. Noise control can be addressed in muffler design, sound barriers, and building acoustic applications.

Fluid and heat

CFD Module

The CFD Module is the platform for simulating devices and systems that involve sophisticated fluid flow models. As is the case with all modules in the COMSOL Product Suite, the CFD Module provides ready-made physics interfaces that are configured to receive model inputs via the graphical user interface (GUI), and to use these inputs to formulate model equations. The particular physics interfaces that the CFD Module is equipped with enable you to model most aspects of fluid flow, including descriptions of compressible, nonisothermal, non-Newtonian, two-phase, and porous media flows – all in the laminar and turbulent flow regimes. The CFD Module can be used as a standard tool for simulating computational fluid dynamics (CFD), or in collaboration with the other modules in the COMSOL Product Suite for multiphysics simulations where fluid flow is important.

Mixer Module

The Mixer Module is an add-on to the CFD Module and is used to analyze fluid mixers and stirred reactors. It contains dedicated functionality for simulating fluid flow subjected to rotating machinery.

Microfluidics Module

The Microfluidics Module is used for studying microfluidic devices. Some important applications include simulations of lab-on-a-chip devices, digital microfluidics, electrokinetic and magnetokinetic devices, and inkjets.

Subsurface Flow Module

The Subsurface Flow Module is for engineers and scientists who want to simulate fluid flow below ground or in other porous media and also connect this flow with other phenomena, such as poroelasticity, heat transfer, chemistry, and electromagnetic fields. It can be used for modeling groundwater flow, the spread of waste and pollution through soil, the flow of oil and gas to wells, and land subsidence due to groundwater extraction.

Pipe Flow Module

The Pipe Flow Module is used for simulations of fluid flow, heat and mass transfer, hydraulic transients, and acoustics in pipe and channel networks. It can be easily integrated with any of the other modules in the COMSOL Product Suite for modeling the effects piping has on larger entities, such as cooling pipes in engine blocks or feeding and product channels connected to vessels.

Molecular Flow Module

The Molecular Flow Module is used for the simulation of vacuum systems including those used in semiconductor processing, particle accelerators and mass spectrometers. Small channel applications (e.g. shale gas exploration and flow in nanoporous materials) can also be addressed.

Heat Transfer Module

The Heat Transfer Module contains simulation tools to study the mechanisms of heat transfer – conduction, convection, and radiation – often in collaboration with other physics, such as structural mechanics, fluid dynamics, electromagnetics, and chemical reactions.

Chemical

Chemical Reaction Engineering Module

The Chemical Reaction Engineering Module contains the tools to simulate material transport and heat transfer together with arbitrary chemical kinetics in all types of environments - gases, liquids, porous media, on surfaces, and within solid phases - or combinations of all of these.

Batteries and Fuel Cells Module

The Batteries and Fuel Cells Module models the underlying electrochemical behavior in the electrodes and electrolytes of batteries and fuel cells.

Electrodeposition Module

The Electrodeposition Module is used to study the important characteristics of electrodeposition cells.

Corrosion Module

The Corrosion Module allows engineers and scientists to investigate the processes leading to corrosion, gain an understanding of the extent to which corrosion could occur over the lifetime of a structure, and implement preventative measures to inhibit electrochemical corrosion, in order to protect the structures.

Electrochemistry Module

The Electrochemistry Module includes capabilities such as modeling electrochemical reaction mechanisms, mass transport, and current density distributions enable efficient simulation for applications including electrolysis, electrodialysis, electroanalysis, electrochemical sensors, and bioelectrochemistry.

Multipurpose

Optimization Module

The Optimization Module is an add-on package that can be used in conjunction with any existing COMSOL Multiphysics Product for optimization purposes. It is a general interface which can be used for defining objective functions, specifying design variables, and setting up the constraints.

Material Library

The Material Browser can be complemented by the Material Library to add more materials. It contains data for 2500 materials – including the elements, minerals, metal alloys, thermal insulators, semiconductors, and piezoelectric materials.

Particle Tracing Module

The Particle Tracing Module extends the functionality of the COMSOL environment for computing the trajectory of particles in a fluid or electromagnetic field, including particle-particle, fluid-particle, and particle-field interactions.

Alternative software

Free and open-source software

  • Advanced Simulation Library[2]
  • CLAWPACK[3]
  • Code Saturne (GPL)
  • deal.II[4]
  • FEATool Multiphysics[5]
  • Gerris Flow Solver[6]
  • OpenFVM[7]
  • Palabos Flow Solver[8]
  • SU2 code (LGPL)[9]
  • ElmerFEM[10]

See also

References

  1. ↑ COMSOL Multiphysics Modeling Software. COMSOL.com. Comsol, Inc. Процитовано 20 листопада 2015.
  2. ↑ Advanced Simulation Library. Avtech Scientific. Процитовано 20 листопада 2015.
  3. ↑ Clawpack. University of Washington. Процитовано 20 листопада 2015.
  4. ↑ Deal.II: an open source finite element library. Universität Heidelberg. Процитовано 20 листопада 2015.
  5. ↑ FEATool - a Matlab FEM Finite Element Multiphysics Toolbox. Precise Simulation Ltd. Процитовано 20 листопада 2015.
  6. ↑ Gerris Flow Solver. National Institute of Water and Atmospheric Research and Institut Jean le Rond d'Alembert. Процитовано 20 листопада 2015.
  7. ↑ OpenFVM. OpenFVM Project Site. Процитовано 20 листопада 2015.
  8. ↑ Palabos Flow Solver. FlowKit Ltd. Процитовано 20 листопада 2015.
  9. ↑ SU2: The Open Source CFD Code. SU2 Project Site. Stanford University. Процитовано 20 листопада 2015.
  10. ↑ Elmer. CSC - IT Center for Science Ltd. Процитовано 20 листопада 2015.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=COMSOL_Multiphysics&oldid=20370372