Phần mềm phân tích phần tử hữu hạn Comsol Multiphysics
Mục lục
Comsol Multiphysics là gì?
Multiphysics xử lý các mô phỏng liên quan đến nhiều mô hình vật lý. Ví dụ như là kết hợp động học hóa học và động lực học chất lỏng hoặc là kết hợp giữa phần tử hữu hạn với động lực học phân tử. Multiphysics thường liên quan đến giải các hệ liên thông của phương trình vi phân.
Comsol Multiphysics là một phần mềm đa nền tảng phân tích phần tử hữu hạn, giải và xử lý mô phỏng. Nó cho phép người dung sử dụng các giao diện dựa trên kiến thức vật lý thông thường và các hệ liên thông của phương trình vi phân từng phần(PDE). COMSOL cung cấp một IDE(phần mềm cung cấp cho các lập trình viên một môi trường tích hợp bao gồm nhiều công cụ khác nhau) và quy trình làm việc thống nhất cho các ứng dụng cơ điện, cơ khí, chất lỏng và hóa học. Một AIP(API là cách để các phần mềm (hệ điều hành, ứng dụng, các module trong hệ thống doanh nghiệp v…v…) giao tiếp với nhau và tận dụng năng lực của nhau) cho Java và LiveLink cho MATLAP có thể sử dụng để kiểm soát phần mềm bên ngoài, và cùng một API cùng được sử dụng thông qua Trình chỉnh sửa phương pháp (Method Editor).
COMSOL chứa Trình tạo ứng dụng (App Builder) có thể được sử dụng để phát triển các ứng dụng dành riêng cho miền độc lập với giao diện người dùng tùy chỉnh. Người dùng có thể sử dụng công cụ kéo và thả (Trình chỉnh sửa biểu mẫu) hoặc lập trình (Trình soạn thảo phương pháp). Các tính năng cụ thể có thể được đưa vào từ mô hình hoặc các tính năng mới có thể được giới thiệu thông qua lập trình. Nó cũng chứa một Trình xây dựng Vật lý để tạo ra các giao diện vật lý tùy chỉnh có thể truy cập từ COMSOL Desktop với cùng giao diện giống như các giao diện vật lý dựng sẵn.
COMSOL Server là phần mềm và công cụ để chạy các ứng dụng mô phỏng và nền tảng để kiểm soát việc triển khai và phân phối của chúng. Các ứng dụng do người dùng phát triển có thể chạy trong máy chủ COMSOL thông qua trình duyệt web hoặc máy khách cài đặt Windows.
COMSOL được bắt đầu vào tháng 7 năm 1986 bởi Svante Littmarck và Farhad Saeidi tại Viện Công nghệ Hoàng gia (KTH) ở Stockholm, Thụy Điển.
MULTIPHYSICS
Một số mô-đun có sẵn cho COMSOL, được phân loại theo các lĩnh vực ứng dụng, cụ thể là Điện, Cơ khí, Chất lỏng, Hóa chất, Đa năng và Giao diện. Cũng lưu ý rằng những add-on này có hai loại: một COMSOL, và một COMSOL Server.
Electrical
AC / DC Module
Được sử dụng để mô phỏng các trường điện, từ, và điện từ trong các ứng dụng tĩnh và tần số thấp. Điều này giúp giải quyết hầu như tất cả các mô hình hoạt động theo mô-đun này.
Mô-đun RF
Được thiết kế bởi các thiết bị RF và vi sóng để thiết kế ăng-ten, ống dẫn sóng, bộ lọc, mạch, khoang, bộ chuyển đổi DC và siêu vật liệu.
Wave Optics Module
Cung cấp các công cụ chuyên dụng cho truyền sóng điện từ trong phương tiện quang học tuyến tính và phi tuyến. Mô-đun này có thể được sử dụng để mô phỏng sóng điện từ tần số cao ở cả tần số hoặc miền thời gian trong cấu trúc quang học.
Ray Optics Module
Được sử dụng để mô hình truyền sóng điện từ trong các hệ thống trong đó bước sóng nhỏ hơn nhiều so với chi tiết hình học nhỏ nhất trong mô hình.
MEMS Module
Cung cấp các giao diện người dùng được xác định trước với các công cụ mô hình hóa liên quan, được gọi là các giao diện vật lý, cho nhiều hiện tượng vật lý kết hợp, bao gồm các tương tác cấu trúc điện từ, cấu trúc nhiệt hoặc tương tác chất lỏng.
Plasma Module
Được sử dụng để mô hình hóa và mô phỏng các nguồn và hệ thống plasma có nhiệt độ thấp. Các kỹ sư và nhà khoa học sử dụng nó để hiểu rõ hơn về vật lý của các chất thải và đánh giá hiệu suất của các thiết kế hiện có hoặc tiềm năng.
Module bán dẫn
Cho phép phân tích chi tiết hoạt động của thiết bị bán dẫn ở cấp vật lý cơ bản. Mô-đun dựa trên các phương trình khuếch tán trôi, sử dụng các mô hình vận chuyển đẳng nhiệt hoặc không nhiệt.
Structural and acoustics
Structural Mechanics Module (kết cấu mô đun vật liệu)- dành riêng cho việc phân tích các cấu trúc cơ khí chịu tải trọng tĩnh hoặc động. Nó có thể được sử dụng cho một loạt các loại phân tích, bao gồm tại chỗ, tạm thời, eigenmode / phương thức, tham số, bán tĩnh, tần số phản ứng, vênh, và dự ứng lực.
Nonlinear Structural Materials Module(mô đun vật liệu kết cấu phi tuyến) là một phần bổ sung cho các khả năng cơ học của mô đun kết cấu cơ học và mô đun MEMS với các mô hình vật liệu phi tuyến, bao gồm khả năng biếng dạng dẻo
Geomechanics Module một phần bổ sung cho các khả năng cơ học của mô đun kết cấu cơ học và được sử dụng để phân tích các ứng dụng về địa chất như là hầm mỏ, đào, tính ổn định của độ dốc và khôi phục cấu trúc.
Fatigue Module có thể sử dụng để phân tích sự mỏi của các cấu trúc khác nhau.
Multibody Dynamics Module ( động lực học nhiều vật ) một phần bổ sung cho Module Cơ cấu Kết cấu, cung cấp một bộ công cụ tiên tiến để thiết kế và tối ưu hóa các hệ thống cơ cấu kết cấu sử dụng phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Các mô-đun có thể được sử dụng để mô phỏng các hệ thống hỗn hợp của các cơ quan linh hoạt và cứng nhắc, nơi mà mỗi vật thể có thể phải chịu chuyển động quay hoặc tịnh tiến.
Module Rotordynamics – một phần bổ sung cho Module Cơ cấu Kết cấu và được sử dụng để phân tích ảnh hưởng của các dao động ngang và xoắn của máy quay để nghiên cứu dao động của rotor và tìm ra giới hạn thiết kế có thể chấp nhận được.
Acoustics Module – được sử dụng để mô phỏng các thiết bị sản xuất, đo lường và sử dụng sóng âm thanh. Các lĩnh vực ứng dụng bao gồm loa, micrô, thiết bị trợ thính và thiết bị sóng siêu âm. Kiểm soát tiếng ồn có thể được giải quyết trong thiết kế muffler, rào cản âm thanh, và xây dựng các ứng dụng âm thanh.
Chất lỏng và nhiệt
CFD Module
Để mô phỏng các thiết bị và hệ thống liên quan đến các mô hình dòng chảy tinh vi. Cung cấp các giao diện vật lý sẵn sàng được cấu hình để nhận các đầu vào mô hình thông qua giao diện người dùng đồ họa (GUI), và sử dụng các đầu vào này để xây dựng các phương trình mô hình. Các giao diện vật lý cụ thể mà Mô-đun CFD được trang bị cho phép bạn mô hình hầu hết các khía cạnh của dòng chất lỏng, bao gồm các mô tả của các luồng phương tiện nén, không nhiệt, phi Newton, hai pha và xốp – tất cả trong các chế độ dòng chảy và hỗn loạn. Mô-đun CFD có thể được sử dụng như một công cụ chuẩn để mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD), hoặc phối hợp với các mô-đun khác trong bộ sản phẩm COMSOL để mô phỏng đa luồng nơi lưu lượng chất lỏng.
Mixer Module
Một phần bổ sung cho Mô-đun CFD và được sử dụng để phân tích các máy trộn chất lỏng và các lò phản ứng khuấy. Nó chứa chức năng chuyên dụng để mô phỏng dòng chất lỏng chịu sự quay của máy móc.
Module Microfluidics
Được sử dụng để nghiên cứu các thiết bị vi lỏng. Một số ứng dụng quan trọng bao gồm mô phỏng thiết bị lab-on-a-chip, kỹ thuật vi lỏng kỹ thuật số, thiết bị điện động và magnetokinetic và máy in phun.
Mô-đun dòng chảy bề mặt (Subsurface Flow Module)
Được sử dụng để mô phỏng dòng chảy chất lỏng bên dưới mặt đất hoặc trong môi trường xốp khác và cũng kết nối dòng chảy này với các hiện tượng khác, chẳng hạn như poroelasticity, truyền nhiệt, hóa học và điện từ trường. Nó có thể được sử dụng để mô hình dòng chảy nước ngầm, sự lây lan của chất thải và ô nhiễm thông qua đất, dòng chảy của dầu và khí vào giếng, và sụt lún đất do khai thác nước ngầm.
Mô-đun lưu lượng ống ( Pipe Flow Module )
Được sử dụng cho các mô phỏng dòng chảy chất lỏng, nhiệt và chuyển khối lượng, transients thủy lực và âm thanh trong đường ống và mạng kênh. Nó có thể dễ dàng tích hợp với bất kỳ mô-đun nào khác trong bộ sản phẩm COMSOL để mô hình hóa các hiệu ứng đường ống có trên các thực thể lớn hơn, chẳng hạn như ống làm mát trong các khối động cơ hoặc các kênh cấp và sản phẩm được kết nối với các mạch.
Mô-đun lưu lượng phân tử ( Molecular Flow Module )
Được sử dụng để mô phỏng các hệ thống chân không bao gồm các hệ thống được sử dụng trong xử lý bán dẫn, máy gia tốc hạt và máy đo phổ khối. Các ứng dụng kênh nhỏ (ví dụ: thăm dò khí và đá phiến sét trong vật liệu nanô) cũng có thể được giải quyết.
Module truyền nhiệt ( Heat Transfer Module )
Chứa các công cụ mô phỏng để nghiên cứu các cơ chế truyền nhiệt – dẫn điện, đối lưu và bức xạ – thường phối hợp với các vật lý khác, chẳng hạn như cơ cấu kết cấu, động lực học chất lỏng, điện từ và phản ứng hóa học.
Chemical
Mô-đun phản ứng hóa học ( Chemical Reaction Engineering Module )
Chứa các công cụ để mô phỏng vận chuyển vật liệu và truyền nhiệt cùng với động học hóa học tùy ý trong tất cả các loại môi trường – khí, chất lỏng, phương tiện xốp, trên bề mặt và trong pha rắn – hoặc kết hợp tất cả các loại này.
Pin và Tế bào nhiên liệu Module ( Batteries and Fuel Cells Module )
Mô hình hóa các hoạt động điện hóa cơ bản trong các điện cực và điện giải của pin và pin nhiên liệu.
Electrodeposition Module
Được sử dụng để nghiên cứu các đặc tính quan trọng của các tế bào điện cực.
Corrosion Module
Được sử dụng để điều tra các quá trình dẫn đến ăn mòn, hiểu được mức độ ăn mòn có thể xảy ra trong suốt vòng đời của cấu trúc và thực hiện các biện pháp phòng ngừa để ngăn chặn sự ăn mòn điện hóa nhằm bảo vệ cấu trúc.
Electrochemistry Module
Bao gồm các khả năng như mô hình hóa các cơ chế phản ứng điện hóa, vận chuyển khối lượng và phân bố mật độ hiện tại cho phép mô phỏng hiệu quả cho các ứng dụng bao gồm điện phân, phân tích điện, điện phân, cảm biến điện hóa và hóa sinh điện.
Multipurpose
Mô-đun tối ưu hóa
Là phần bổ sung có thể được sử dụng kết hợp với bất kỳ sản phẩm COMSOL hiện có nào cho mục đích tối ưu hóa. Nó là một giao diện chung có thể được sử dụng để xác định các hàm mục tiêu, chỉ định các biến thiết kế và thiết lập các ràng buộc.
Thư viện vật liệu ( Material Library )
Chứa dữ liệu cho 2500 tài liệu, bao gồm các yếu tố, khoáng chất, hợp kim kim loại, chất cách nhiệt, chất bán dẫn và vật liệu áp điện.
Particle Tracing Module
Để tính toán quỹ đạo của các phần tử trong trường chất lỏng hoặc điện từ, bao gồm các phần tử tương tác, phần tử chất lỏng và tương tác trường chất điểm.
Interfacing
LiveLink for MATLAB
Tích hợp với MATLAB để mở rộng mô hình hóa với lập trình kế hoạch trong môi trường MATLAB. LiveLink for MATLAB cho phép sử dụng toàn bộ khả năng của MATLAB và các hộp công cụ của nó trong quá trình tiền xử lý, thao tác mô hình và xử lý hậu kỳ.
CAD Import Module
Nhập một loạt các định dạng tệp khác nhau bao gồm định dạng Parasolid và ACIS và các định dạng chuẩn như STEP và IGES.
ECAD Import Module
Nhập tệp ECAD vào COMSOL và chuyển đổi bố cục 2D thành hình học 3D phù hợp để mô phỏng.
LiveLink for Inventor
Tích hợp với các khả năng của COMSOL từ bên trong môi trường mô hình Inventor và sử dụng sức mạnh của nó cho thiết kế hình học.
LiveLink for Revit
Cung cấp một công cụ tích hợp và giao diện để chuyển hình học của các phần tử từ các dự án thiết kế kiến trúc trong phần mềm Autodesk Revit sang phần mềm COMSOL. LiveLink cho PTC Pro / ENGINEER – tích hợp thiết kế CAD 3D với mô phỏng COMSOL.
Nhập tệp cho CATIA V5
Dịch các phần CATIA V5 (.CATPart) hoặc lắp ráp ( CATProduct ) bằng các thư viện đích từ CATIA V5.
LiveLink cho Excel
Sử dụng các khả năng và sự đơn giản có cấu trúc do Excel cung cấp để mở rộng khả năng tạo mô hình COMSOL.
Design Module
Mở rộng chức năng mô hình hình học của phần mềm COMSOL bằng cách cung cấp các công cụ bổ sung để tạo hình học và nhập nhiều định dạng tệp CAD khác nhau.
LiveLink cho SolidWorks
Kết nối nâng cao để tích hợp mô phỏng hiệu quả vào quy trình thiết kế.
LiveLink cho AutoCAD
Có thể được sử dụng để đồng bộ hóa các mô hình CAD với COMSOL để tạo ra mô hình hình học để mô phỏng.
LiveLink cho PTC Creo Parametric
Liên kết các thiết kế 3D trong PTC Creo Parametric CAD với mô hình COMSOL mô hình hình học để mô phỏng.
LiveLink cho Solid Edge
Là một phần của một nền tảng mạnh mẽ cho phép tích hợp mô phỏng đa luồng vào luồng công việc thiết kế sản phẩm 3D.