COMSOL Multiphysics^® 6.2 Release Highlights

Ersatzmodelle

COMSOL Multiphysics^® Version 6.2 führt eine leistungsstarke neue Funktionalität zur Erstellung und Verwendung von Ersatzmodellen ein. Diese Funktionalität ist sowohl über Löser, basierend auf statistischer Versuchsplanung, als auch über Funktionsdefinitionen verfügbar. Die Berechnungsgeschwindigkeit einer App kann durch die Verwendung eines Ersatzmodells anstelle eines vollständigen Finite-Elemente-Modells erheblich gesteigert werden. Ein Ersatzmodell ist ein einfacheres, in der Regel weniger rechenintensives Modell, das zur Annäherung an das Verhalten eines komplexeren Modells verwendet wird, das oft einen höheren Rechenaufwand erfordert. Die schnellere Modellauswertung durch ein Ersatzmodell bietet dem Nutzer der App ein interaktiveres Erlebnis und macht es einfacher, den Einsatz von Simulationen in einem Unternehmen zu verbreiten.

Die Studie Surrogate Model Training

Ein Ersatzmodell wird durch Training anhand eines großen Datensatzes erstellt, der mit der neuen Studie Surrogate Model Training erzeugt wurde. Beim Training von Ersatzmodellen ist es vorteilhaft, strategische Stichprobenmethoden der statistischen Versuchsplanung wie Latin Hypercube Sampling (LHS) gegenüber konventionellen Methoden wie zufälligen oder gleichmäßigen Gitterstichproben zu verwenden. LHS, das in der Studie Surrogate Model Training verwendet wird, deckt den Inputraum effizient ab, ohne übermäßige Berechnungen anzustellen. Die Genauigkeit von Ersatzmodellen verbessert sich zwar mit zunehmender Anzahl von Datenpunkten, aber es besteht ein Gleichgewicht zwischen dem Zeitaufwand für die Datengenerierung und der erforderlichen Modellgenauigkeit.

Ersatzmodellfunktionen

Die Studie Surrogate Model Training kann für die Datengenerierung verwendet werden und bietet außerdem Optionen für das automatische Training von Ersatzmodellen nach jeder Datengenerierung. Die Ersatzmodelle sind als Funktionen unter dem Knoten Global Definitions verfügbar. Die verschiedenen Ersatzmodelle haben ihre eigenen Fähigkeiten und Einschränkungen, so dass es wichtig ist, dasjenige auszuwählen, das den Anforderungen und Beschränkungen der App entspricht. Im Lieferumfang von COMSOL Multiphysics^® ist das Ersatzmodell Deep Neural Network (DNN) enthalten. Das Uncertainty Quantification Module bietet zusätzlich die Ersatzmodelle Gaussian Process (GP) und Polynomial Chaos Expansion (PCE). Diese beiden Ersatzmodelle enthalten Unsicherheitsschätzungen in Bezug auf die Qualität der Datenanpassung, während das DNN-Modell keine Unsicherheitsschätzungen liefert. Der Vorteil des DNN-Modells ist, dass es größere Datensätze verarbeiten kann als die GP- und PCE-Modelle. Das Uncertainty Quantification Module enthält zusätzliche spezialisierte Studien und Analysefunktionen für die GP- und PCE-Ersatzmodelle.

Mehrdimensionale Interpolation und Approximation von Funktionen

Die Ersatzmodelle können für die allgemeine mehrdimensionale Funktionsinterpolation und -approximation verwendet werden und eine beliebige Anzahl von Eingaben und Ausgaben verarbeiten. Darüber hinaus eignen sich die Ersatzmodelle gut für die Handhabung komplexer nichtlinearer Beziehungen in den Daten. Die Verwendung von Ersatzmodellfunktionen ist nicht auf Apps und die Quantifizierung von Unsicherheiten beschränkt, sondern kann auch für die Darstellung von Materialdaten, für die Optimierung und mehr verwendet werden. Beachten Sie, dass die Ersatzmodellfunktionen in Bezug auf jeden der Eingabeparameter mehrmals differenziert werden können.

Neue Apps

COMSOL Multiphysics^® Version 6.2 führt mehrere neue Beispiel-Apps ein.