4. Моделирование в Comsol

4.1. Обзор программы Comsol

COMSOL Multiphysics - многомодулевая программа для эмуляции физических процессов, которые описываются дифференциальными уравнениями в частных производных (ДУЧП) Далее задачи решаются методом конечных элементов (МКЭ).

В пакете COMSOL Multiphysics возможно моделирование различных физических процессов, которые описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Далее задачи решаются методом конечных элементов. Программа содержит библиотеку УРЧП (уравнения с частными производными) и различные средства для моделирования и симуляции. К ним принадлежат: средства для геометрических построений, генераторы сетки, различные решатели, которые помогут быстро справиться даже с самыми сложными задачами линейных и нелинейных задач, а также постобработки. COMSOL Multiphysics позволяет решать мультифизические задачи, которые описываются комбинацией различных УРЧП и благодаря этому производиться комплексный анализ физической модели.

COMSOL Multiphysics может взаимодействовать с программой MATLAB.

Графическая среда COMSOL DesktopTM состоит из нескольких частей. Основная часть среды, в которой изображается структура модели называется Model Builder (Построитель моделей). Интерфейс аналогичен дереву построения в CAD системах, которые к настоящему времени представлены на рынке. Пользователь видит в процессе подготовки модели все ее основные части в четырех основных точках: подготовка геометрии (Geometry), генерирование сетки (Mesh), вариант анализа (Study) и обработка результатов расчетов (Results). Одновременно можно подготовить несколько вариантов модели.

Рис. 4.1 Пример интерфейса ComsolMultiphysics

В версии 4 включены новые свойства при генерации сетки. Сетку возможно генерировать двояко. Во-первых - это прямая разработка сетки пользователем, который может редактировать различные параметры сетки, такие, например, ее плотность, комбинацию типов сетки и т.д. Во-вторых, это новая возможность генерации в соответствии с физикой задачи. В этом случае программа автоматически настроит последовательность сетки отвечающей, например, аппликации динамики жидкостей (граничный слой), моделирование плазмы или физику вообще. Автоматически сформированную сетку возможно тоже редактировать.

Программирование, ориентированное на материалы – это новый порядок для задания физических свойств материалов, заданных в модели. Его принцип заключается в том, что материал задан до определения прочих свойств анализируемой модели и все прочие задачи считывают свойства материалов из единого источника.

Геометрические размеры модели можно описать через глобальные параметры и при помощи инструмента смещение параметров (parametric sweep) размеры в процессе расчета постепенно изменяются в соответствии с измененными параметрами и, таким образом, формируются геометрические варианты модели, соответствующие решению. Все найденные в процессе решения варианты доступны в узле обработки результатов расчетов, для их последующего сравнения.

Начиная с версии 4 возможно сделать расчеты на компьютерных кластерах. Для Windows это операционная ситема Windows HPCS2008(R2) a для операционной системы Linux официально поддерживаются Debian, OpenSUSE, RedHat и Ubuntu.

Рис 4.2 Доступные модули Comsol Multiphysics