Операции, последовательности и выборки

Базовая платформа COMSOL Multiphysics^® содержит инструменты геометрического моделирования для создания элементов геометрии на основе твердых тел, поверхностей, кривых и булевых операций. Итоговая геометрия определяется последовательностью операций, каждая из которых может получать входные параметры, что облегчает редактирование и параметрические исследования мультифизических моделей. Связь между определением геометрии и настройками физики двусторонняя — любое изменение геометрии автоматически приводит к соответствующим изменениям в связанных настройках модели.

Любые геометрические объекты можно объединять в выборки (в англ. selection) для дальнейшего использования в определении физики и граничных условий, построении сеток и графиков. Кроме того, последовательность операций можно использовать, чтобы создать параметризованную геометрическую заготовку (в англ. geometry part), которую потом можно сохранить в Библиотеке CAD-заготовок (Part Library) и повторно использовать во многих моделях.

Импорт, обработка, устранение ошибок, упрощение геометрических моделей и виртуальные операции

Импорт всех стандартных CAD и ECAD файлов в COMSOL Multiphysics^® поддерживается при наличии модулей «CAD-импорт» и «ECAD-импорт» соответственно. Модуль «CAD-импорт и CAD-операции» расширяет набор геометрических операций, доступных в COMSOL Multiphysics^®. Модули «CAD-импорт» и «CAD-импорт и CAD-операции» предоставляют возможность исправлять ошибки в импортированной геометрии и удалять некоторые лишние детали (операции группы Repair & Defeaturing) для эффективного численного моделирования. Модели на основе поверхностных сеток, например, в формате STL, можно импортировать и преобразовывать в геометрические объекты с помощью базовой платформы COMSOL Multiphysics^®. Операции импорта работают так же, как и все остальные геометрические операции - в них можно использовать выборки и ассоциативность при параметрических и оптимизационных исследованиях.

В качестве альтернативы операциям Repair и Defeaturing в пакете COMSOL^® также реализованы так называемые виртуальные операции, которые позволяют исключить влияние ряда геометрических артефактов на конечно-элементную сетку, в частности, вытянутых и узких границ, которые могут понижать точность моделирования. В отличие от удаления деталей при дефичеринге, виртуальные операции не изменяют кривизну или точность геометрии, но позволяют получить более чистую сетку.

Прозрачное и гибкое моделирование на основе пользовательских уравнений

Программный пакет для научных и инженерных исследований и инноваций должен быть не просто средой для моделирования с предопределенным и ограниченным набором возможностей. Он должен предоставлять пользователям интерфейсы для создания и настройки описаний собственных моделей на основе математических уравнений (в англ. equation-based modeling). Пакет COMSOL Multiphysics^® обладает такой гибкостью — он содержит интерпретатор уравнений, обрабатывающий выражения, уравнения и другие математические описания перед созданием численной модели. Вы можете добавлять и настраивать выражения в физических интерфейсах, легко связывая их друг с другом для моделирования мультифизических явлений.

Доступна и более продвинутая кастомизация. Возможности индивидуальной настройки с помощью «Построителя физических интерфейсов» (в англ. Physics Builder) позволяют использовать собственные уравнения для создания новых физических интерфейсов, которые затем можно будет легко включить в будущие модели или предоставить коллегам.

Типы исследований

После выбора физического интерфейса программа COMSOL Multiphysics^® предлагает несколько различных типов исследований (или анализа). Например, при исследовании задач механики твердого тела программный пакет предлагает нестационарные исследования (во временной области), стационарные исследования и исследования на собственные частоты. Для задач вычислительной гидродинамики будут предложены только нестационарные и стационарные исследования. Вы можете свободно выбирать и другие типы исследований для проводимого вами расчёта. Последовательности этапов исследования определяют процесс решения и позволяют выбирать переменные модели, которые необходимо рассчитать на каждом этапе. Решения с любых предыдущих этапов исследования можно использовать как входные данные для следующих этапов.

Параметрические исследования, оптимизация и оценка

Для любого этапа исследования можно запустить параметрический расчет (в англ. parametric sweep), который может включать один или несколько параметров модели, включая геометрические размеры или настройки в граничных условиях. Можно выполнять параметричекие свипы по различным материалам и их свойствам а также по перечню заданных функций.

С использованием модуля «Оптимизация», можно решать оптимизационные и обратные задачи, в частности проводить топологическую оптимизацию, оптимизацию формы или оценку параметров (parameter estimation) в мультифизической модели. Программный пакет COMSOL Multiphysics^® содержит градиентные и безградиентные алгоритмы оптимизации. Для исследования по оценке параметров доступен метод наименьших квадратов и общие методы оптимизации. Имеются также встроенные исследования чувствительности (в англ. sensitivity study) для расчета чувствительности целевой функции к любому из параметров модели.

Продемонстрируйте свои результаты всему миру. COMSOL Multiphysics^® включает мощные инструменты визуализации и анализа, которые помогут вам представить свои результаты наглядно и ясно. Вы можете пользоваться встроенными и преднастроеными инструментами, а также отображать на графиках производные физические величины, вводя необходимые математические выражения в программный пакет. Таким образом вы можете визуализировать практически любую требуемую величину, полученную в результате расчета вашей модели в COMSOL Multiphysics^®.

Визуализация и постобработка

Инструменты визуализации позволяют построить, например, графики на поверхностях, на срезах, изоповерхностей, на секущих плоскостях, векторные графики и графики линий тока. Большой набор инструментов постобработки и работы с расчётными данными позволяет вычислять различные выражения, включая интегралы и производные. Вы можете получать максимальные, минимальные, средние и интегрированные значения любой величины и производных величин по объему, по поверхности, по кривой и в конкретной точке. Ряд специализированных приемов постобработки для разных инженерных и научных задач и направлений физики включен во соответствующие модули расширения.

Экспорт результатов и генерация отчетов в файлы сторонних программ

Вы можете экспортировать данные и обрабатывать их, используя инструменты других разработчиков. Численные результаты можно экспортировать в текстовые файлы формата .txt, .dat или .csv, а также в неструктурированный формат VTK. Используя продукт LiveLink™ for Excel^®, вы можете экспортировать результаты в электронные таблицы Microsoft^® Excel^® (.xlsx). Изображения можно экспортировать в любой из распространенных форматов, а анимации — в файлы формата WebM, GIF, Adobe^® Flash^® или файлы AVI. Отчеты о проектах по моделированию можно экспортировать в формат HTML (.htm, .html), в формат Microsoft^® Word^® (.doc) или Microsoft^® PowerPoint^® (.pptx).