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2019 年 11 月 14 日，業(yè)界領(lǐng)先的多物理場(chǎng)仿真分析、仿真應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和部署的軟件解決方案提供商 COMSOL 公司，在美國(guó)伯林頓發(fā)布了全新的 COMSOL Multiphysics® 5.5 版本（簡(jiǎn)稱 COMSOL® 5.5 版本）。在 COMSOL 5.5 版本中，設(shè)計(jì)模塊新增了一個(gè)全新的草圖繪制工具，可以輕松地創(chuàng)建幾何模型，并為幾何建模提供更加全面的參數(shù)控制；更新后的求解器大幅加快了求解的速度；新增加的兩個(gè)專業(yè)模塊 —— 金屬加工模塊 和 多孔介質(zhì)流模塊，進(jìn)一步擴(kuò)展了產(chǎn)品的多物理場(chǎng)建模功能。

功能強(qiáng)大的參數(shù)化繪圖工具

聲學(xué)仿真的新增求解技術(shù)

無(wú)論是在過(guò)程工程、無(wú)損檢測(cè)還是消費(fèi)電子等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，超聲技術(shù)正變得越來(lái)越重要。聲學(xué)模塊新增的間斷伽遼金（Galerkin）方法的相應(yīng)功能，支持用戶對(duì)固體和流體中的超聲傳播進(jìn)行高效的多核計(jì)算，傳播介質(zhì)可以是帶有阻尼的、各向異性實(shí)際材料。該方法同樣適用于例如地震波分析等低頻應(yīng)用。軟件自帶的多物理場(chǎng)功能可以無(wú)縫耦合固體中的彈性波和流體中的聲波之間的傳遞過(guò)程。結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊，MEMS 模塊和聲學(xué)模塊都包括此新增的彈性波功能。此外，聲學(xué)模塊還新增了流固聲學(xué)耦合功能。

對(duì)于頻域仿真，使用新增求解器，可以基于有限元方法處理更高頻率（更短的波長(zhǎng)）的聲學(xué)問(wèn)題。新求解器適用于分析封閉空間（如車廂）的內(nèi)部聲壓場(chǎng)，以及其他各類升序仿真問(wèn)題。

新增金屬加工模塊

在新增的金屬加工模塊中，用戶可以在 COMSOL Multiphysics 軟件環(huán)境中分析焊接、熱處理和金屬增材制造等領(lǐng)域中常見的金屬固態(tài)相變問(wèn)題。“金屬加工模塊可以預(yù)測(cè)由金屬中由熱量驅(qū)動(dòng)的固態(tài)相變引起的變形、應(yīng)力和應(yīng)變。” COMSOL 技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理 Mats Danielsson 表示，“該模塊可以與其他任一 COMSOL 產(chǎn)品結(jié)合使用，進(jìn)行包括金屬固態(tài)相變?cè)趦?nèi)的幾乎任何多物理場(chǎng)分析。例如，用戶可以將其與傳熱模塊結(jié)合使用來(lái)研究熱輻射的影響，與 AC / DC 模塊耦合用于感應(yīng)淬火，以及與非線性結(jié)構(gòu)材料模塊耦合以更好地預(yù)測(cè)材料的特性。”

新增多孔介質(zhì)流模塊

多孔介質(zhì)流模塊為食品、制藥和生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)的用戶提供了研究多孔介質(zhì)運(yùn)輸問(wèn)題的多種分析工具。新模塊功能包括多孔介質(zhì)中的單相和多相流動(dòng)分析、干燥，以及裂隙中的運(yùn)輸分析。流動(dòng)模型涵蓋了飽和與變飽和介質(zhì)中的線性和非線性流動(dòng)，并自帶緩慢和快速多孔介質(zhì)流動(dòng)的特殊選項(xiàng)。多物理場(chǎng)仿真功能應(yīng)用廣泛，包括用于計(jì)算多組分系統(tǒng)有效熱參數(shù)的選項(xiàng)、孔隙彈性，以及固相、液相和氣相中化學(xué)物質(zhì)的輸運(yùn)。

多年來(lái)，機(jī)械、聲、電磁、熱、流體和化工領(lǐng)域的用戶已經(jīng)紛紛能夠使用 COMSOL Multiphysics 進(jìn)行形狀和拓?fù)鋬?yōu)化。COMSOL 5.5 版本中新增的內(nèi)置功能，例如通過(guò)參數(shù)化多項(xiàng)式移動(dòng)邊界和殼厚度優(yōu)化功能，使優(yōu)化模塊的用戶可以輕松的設(shè)置形狀和拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題。新增拓?fù)鋬?yōu)化的平滑操作可確保高質(zhì)量的幾何輸出，以供其他分析和增材制造使用。除已有的 STL 格式外，COMSOL 5.5 版本還支持增材制造 PLY 和 3MF 格式的導(dǎo)入和導(dǎo)出。

非線性殼結(jié)構(gòu)，管道力學(xué)和隨機(jī)振動(dòng)分析

COMSOL 5.5 版本可對(duì)殼體和復(fù)合殼體進(jìn)行多種非線性分析，包括塑性、蠕變、黏塑性、黏彈性、超彈性和機(jī)械接觸。其中機(jī)械接觸建模功能已經(jīng)擴(kuò)展為支持任何固體和殼的組合，包括固體殼、固體復(fù)合殼和膜殼。根據(jù)分析類型的不同，結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊、非線性結(jié)構(gòu)材料模塊和復(fù)合材料模塊的用戶將受益于這些功能的提升。

對(duì)于結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊的用戶，新增的管道力學(xué)用戶界面中分析管道系統(tǒng)應(yīng)力的功能，可以處理各種截面的管道，并能考慮來(lái)自外部負(fù)載、內(nèi)部壓力、軸向阻力和通過(guò)管道壁的溫度梯度的影響。

結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊的用戶，現(xiàn)在可以執(zhí)行隨機(jī)振動(dòng)分析，以研究對(duì)載荷的響應(yīng)。這些載荷由功率譜密度（PSD）表示，包括自然界中的隨機(jī)載荷，例如湍急的陣風(fēng)或道路上車輛的振動(dòng)。載荷之間可以完全相關(guān)、不相關(guān)或由用戶指定特定相關(guān)。

多體動(dòng)力學(xué)模塊新增的自動(dòng)生成建模鏈傳動(dòng)所需的大量鏈節(jié)和接頭，可用于分析剛性和彈性鏈傳動(dòng)的新功能。

可壓縮的歐拉流和非等溫大渦模擬

CFD 模塊增加了用于可壓縮的歐拉流和非等溫大渦模擬（NonisothermalLarge Eddy Simulations ，LES）的新接口。此外，旋轉(zhuǎn)機(jī)械流接口支持水平集和相場(chǎng)方法，以及 Euler–Euler 和氣泡流。傳熱模塊新增了用于模擬集總熱系統(tǒng)的新接口，支持用戶使用類似于等效電路的方法研究傳熱問(wèn)題。此外，半透明（參與）介質(zhì)中的輻射支持多個(gè)光譜帶，對(duì)流開放邊界使用的新算法可將處理此類問(wèn)題的求解時(shí)間縮短 30%。

在 COMSOL 5.5 版本中，用戶可以將射線光學(xué)模塊與 RF 模塊或波動(dòng)光學(xué)模塊耦合使用，同時(shí)進(jìn)行全波和射線跟蹤模擬。這樣，用戶可以對(duì)多尺度問(wèn)題進(jìn)行建模。例如，對(duì)分析通過(guò)波導(dǎo)入射到大型房間的光束問(wèn)題進(jìn)行全波模擬時(shí)，通常會(huì)由于計(jì)算量太大而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。新版本中，通過(guò)耦合 AC / DC 模塊和復(fù)合材料模塊，用戶可以分析具有較薄結(jié)構(gòu)的介電層和壓電層的多層材料。在 RF 模塊中，一組新端口使通孔和傳輸線的設(shè)置更加快速，這樣，用戶在對(duì)印刷電路板進(jìn)行建模時(shí)會(huì)更加靈活。

基于 COMSOL Multiphysics 模型，您可以使用App 開發(fā)器創(chuàng)建帶有定制化用戶界面的仿真App 。借助 COMSOL Compiler™，您可以將此仿真 App 轉(zhuǎn)換為可獨(dú)立運(yùn)行的程序。編譯后生成的應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)僅需要 COMSOL Runtime™，而不需要 COMSOL Multiphysics 或 COMSOL Server™ 許可證。COMSOL App產(chǎn)品經(jīng)理 Daniel Ericsson 說(shuō)：“自去年發(fā)布以來(lái)，COMSOL Compiler 受到了App 開發(fā)器用戶的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗С钟脩舄?dú)立編譯和分發(fā)自己創(chuàng)建的應(yīng)用程序。” 最新版本的 COMSOL Compiler 增加了新的編譯選項(xiàng)，方便生成最小的文件，利于分發(fā)。當(dāng)用戶首次運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，可以從 COMSOL 網(wǎng)站下載并安裝 COMSOL Runtime，使用相同 COMSOL 版本的應(yīng)用程序僅需要一個(gè) COMSOL Runtime。通常，COMSOL Runtime 的大小約為 350 兆字節(jié)，應(yīng)用程序文件本身可能只有幾兆字節(jié)。

正在創(chuàng)建獨(dú)立應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序由 App 開發(fā)器開發(fā)，通過(guò) COMSOL Compiler™ 編譯，由 COMSOL Runtime™ 安裝。

• 新增具有尺寸和約束的草圖繪制工具

• 線彈性波快速仿真

• 新增金屬加工模塊，用于焊接、熱處理和金屬增材制造

• 新增多孔介質(zhì)流模塊，用于食品、制藥和生物醫(yī)藥行業(yè)

• 改進(jìn)用于形狀、拓?fù)鋬?yōu)化的工具，適用于機(jī)械、聲學(xué)、電磁學(xué)、熱、流體和化工等領(lǐng)域

• 導(dǎo)入/導(dǎo)出 3D 打印和增材制造格式 PLY 和 3MF

• 用于修復(fù) STL、PLY 和 3MF 文件的編輯工具

• 非線性殼、管道力學(xué)、隨機(jī)振動(dòng)和鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)分析

• 可壓縮歐拉流和非等溫大渦模擬 ( LES )

• 支持水平集、相場(chǎng)、Euler-Euler 和氣泡流的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流接口

• 集總熱系統(tǒng)等效建模方案

• 參與介質(zhì)輻射可定義多個(gè)光譜帶

• 更有效的對(duì)流傳熱開放邊界條件

• 在所有仿真類型中均可使用熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)屬性

• 全波段和射線光學(xué)耦合建模

• 壓電和介電殼

• 用于過(guò)孔和傳輸線的新 PCB 端口

• 支持將圖像鏈接到 Microsoft® PowerPoint® 演示文稿

• 創(chuàng)建個(gè)性化插件，定制“模型開發(fā)器”工作流程

• 使用 COMSOL Compiler™ 制作更小的仿真 App 可執(zhí)行文件

適用性