Features and Funktionen des Model Builders

Operationen, Sequenzen und Selektionen

Das Kernpaket COMSOL Multiphysics^® bietet Geometriemodellierungswerkzeuge zur Erstellung von Komponenten unter Verwendung von Volumenobjekten, Flächen, Kurven und booleschen Operationen. Geometrien werden durch Sequenzen von Operationen definiert, wobei jede Operation Eingabeparameter für einfache Bearbeitungen und parametrische Studien in multiphysikalischen Modellen erhalten kann. Die Verbindung zwischen der Geometriedefinition und den definierten physikalischen Einstellungen ist vollständig assoziativ - eine Änderung in der Geometrie führt automatisch zu entsprechenden Änderungen in den zugehörigen Modelleinstellungen.

Geometrische Elemente wie Materialgebiete und Oberflächen können in Auswahlen gruppiert werden, um sie anschließend in Physikdefinitionen, Vernetzungen und Plots zu verwenden. Darüber hinaus kann eine Abfolge von Operationen verwendet werden, um ein parametrisches Geometrieteil, einschließlich seiner Auswahlen, zu erstellen, das dann in einer Teilebibliothek zur Wiederverwendung in mehreren Modellen gespeichert werden kann.

Importieren, Reparieren, Defeature und virtuelle Operationen

Der Import aller Standard-CAD- und ECAD-Dateien in COMSOL Multiphysics^® wird durch das CAD Import Module bzw. ECAD Import Module unterstützt. Das Design Module erweitert die verfügbaren Geometrieoperationen in COMSOL Multiphysics^® weiter. Sowohl das CAD Import Module als auch das Design Module bieten die Möglichkeit, Geometrien zu reparieren und zu defeaturen. Flächennetzmodelle, z. B. im STL-Format, können ebenfalls importiert und anschließend vom COMSOL Multiphysics^®-Kernpaket in ein Geometrieobjekt umgewandelt werden. Importoperationen sind wie alle anderen Operationen in der Geometriesequenz und können mit Selektionen und Assoziativität für die Durchführung von parametrischen und Optimierungsstudien verwendet werden.

Als Alternative zu den Defeaturing- und Reparaturfunktionen der COMSOL^® Software werden auch so genannte virtuelle Operationen unterstützt, um die Auswirkungen von Artefakten auf das Netz zu eliminieren, wie z. B. Splitter und kleine Flächen, die nicht zur Genauigkeit der Simulation beitragen. Im Gegensatz zum Defeaturing verändern virtuelle Operationen weder die Krümmung noch die Genauigkeit der Geometrie, sondern sorgen für ein besseres Netz.

Transparenz und Flexibilität durch gleichungsbasierte Modellierung

Um für wissenschaftliche und ingenieurtechnische Studien und Innovationen wirklich nützlich zu sein, muss eine Software mehr als nur eine fest vorgegebene Umgebung bieten. Es sollte möglich sein, eigene, auf mathematischen Gleichungen basierende Modelldefinitionen direkt in der Benutzeroberfläche bereitzustellen und anzupassen. Die Software COMSOL Multiphysics^® bietet dieses Maß an Flexibilität mit ihrem integrierten Gleichungsinterpreter, der Ausdrücke, Gleichungen und andere mathematische Beschreibungen "on the fly" interpretieren kann, bevor er das numerische Modell generiert. Durch Hinzufügen und Anpassen von Ausdrücken in den physikalischen Interfaces können diese frei miteinander gekoppelt werden, um multiphysikalische Phänomene zu simulieren.

Die Möglichkeiten zur Anpassung gehen sogar noch weiter. Mit dem Physics Builder können Sie auch Ihre eigenen Gleichungen verwenden, um neue physikalische Interfaces zu erstellen, auf die Sie leicht zugreifen und die Sie bearbeiten können, wenn Sie sie in zukünftige Modelle einbeziehen oder mit Kollegen teilen möchten.

Studien- oder Analysetypen

Wenn Sie ein physikalisches Interface auswählen, werden von COMSOL Multiphysics^® eine Reihe verschiedener Studien (Analysetypen) vorgeschlagen. Für Festkörpermechanik-Analysen schlägt die Software beispielsweise zeitabhängige, stationäre oder Eigenfrequenzstudien vor; für CFD-Probleme würde die Software nur zeitabhängige und stationäre Studien vorschlagen. Auch andere Studientypen können für jede Analyse, die Sie durchführen, frei gewählt werden. Studienschrittfolgen strukturieren den Lösungsprozess, so dass Sie die Modellvariablen auswählen können, für die Sie in jedem Studienschritt eine Lösung finden möchten. Die Lösung aus einem der vorherigen Studienschritte kann als Eingabe für einen nachfolgenden Studienschritt verwendet werden.

Sweeps, Optimierung und Abschätzungen

Jeder Studienschritt kann mit einem parametrischen Sweep ausgeführt werden, der einen oder mehrere Parameter in einem Modell umfassen kann, von Geometrieparametern bis hin zu Einstellungen in den Physikdefinitionen. Sweeps können auch mit verschiedenen Materialien und deren definierten Eigenschaften sowie über Listen definierter Funktionen durchgeführt werden.

Mit dem Optimization Module können Sie Optimierungsstudien zur Topologieoptimierung, zur Formoptimierung oder zur Parameterabschätzung auf der Grundlage eines Multiphysikmodells durchführen. COMSOL Multiphysics^® bietet sowohl gradientenfreie als auch gradientenbasierte Methoden zur Optimierung. Für die Parameterschätzung stehen Kleinste-Quadrate-Formulierungen und allgemeine Optimierungsproblemformulierungen zur Verfügung. Außerdem stehen integrierte Sensitivitätsstudien zur Verfügung, mit denen die Sensitivität einer Zielfunktion in Bezug auf einen beliebigen Parameter des Modells berechnet werden kann.

Präsentieren Sie Ihre Ergebnisse der Welt. COMSOL Multiphysics^® verfügt über leistungsstarke Visualisierungs- und Auswertungswerkzeuge, mit denen Sie Ihre Ergebnisse auf aussagekräftige und ausgefeilte Weise präsentieren können. Sie können die eingebauten Werkzeuge verwenden oder Ihre Visualisierungen mit abgeleiteten physikalischen Größen erweitern, indem Sie mathematische Ausdrücke in die Software eingeben. Daher können Sie in COMSOL Multiphysics^® so gut wie jede Größe visualisieren, die im Zusammenhang mit Ihren Simulationsergebnissen von Interesse ist.

Visualisierungsmöglichkeiten

Zu den Visualisierungsmöglichkeiten gehören Oberflächen-, Schnitt-, Isoflächen-, Schnittebenen-, Pfeil- und Stromlinienplots, um nur einige Darstellungsarten zu nennen. Für die Auswertung von Ausdrücken, wie z.B. Integrale und Ableitungen, stehen eine Reihe von numerischen Nachbearbeitungswerkzeugen zur Verfügung. Sie können die Maximal-, Minimal-, Mittelwerte und integrierten Werte beliebiger Größen oder abgeleiteter Größen über Volumina, auf Oberflächen, entlang gekrümmter Kanten und an Punkten berechnen. In viele der Physik-Module wurden auch spezielle Nachbearbeitungswerkzeuge für bestimmte Bereiche der Technik und Wissenschaft aufgenommen.

Ergebnisse exportieren und Berichte mit anderer Software erstellen

Sie können Daten exportieren und mit Werkzeugen von Drittanbietern weiterverarbeiten. Numerische Ergebnisse können in Textdateien in den Formaten .txt, .dat und .csv sowie in das unstrukturierte VTK-Format exportiert werden. Mit LiveLink™ for Excel^® können die Ergebnisse in das Dateiformat (.xlsx) der Tabellenkalkulationssoftware Microsoft Excel^® exportiert werden. Bilder können in verschiedene gängige Bildformate sowie in das Dateiformat glTF™ für den Export von 3D-Szenen exportiert werden. Animationen können im WebM-Format und als animierte GIF-, Adobe Flash^®-Technologie- oder AVI-Dateien exportiert werden. Berichte, die das gesamte Simulationsprojekt zusammenfassen, können in HTML (.htm, .html), Microsoft^® Word^® Dateiformat (.doc) oder Microsoft^® PowerPoint^® Dateiformat (.pptx) exportiert werden.