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　　2019年11月14日，業(yè)界領(lǐng)先的多物理場仿真分析、仿真應(yīng)用程序設(shè)計和部署的軟件解決方案提供商COMSOL公司，在美國伯林頓發(fā)布了全新的COMSOL Multiphysics^® 5.5版本（簡稱COMSOL^®5.5版本）。在COMSOL 5.5版本中，設(shè)計模塊新增了一個全新的草圖繪制工具，可以輕松地創(chuàng)建幾何模型，并為幾何建模提供更加全面的參數(shù)控制；更新后的求解器大幅加快了求解的速度；新增加的兩個專業(yè)模塊 -- 金屬加工模塊和多孔介質(zhì)流模塊，進(jìn)一步擴(kuò)展了產(chǎn)品的多物理場建模功能。

　　功能強大的參數(shù)化繪圖工具

　　設(shè)計模塊新增的草圖繪制工具，可以輕松地在二維或三維的工作平面圖內(nèi)為幾何模型添加尺寸和約束�！拔覀冊谀Ｐ烷_發(fā)器中集成了新的尺寸和約束工具，使其成為COMSOL Multiphysics 工作流程的組成部分�！盋OMSOL數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)技術(shù)經(jīng)理Daniel Bertilsson說，“新的尺寸和約束工具可與COMSOL Multiphysics中的模型參數(shù)配合使用，支持模型求解、參數(shù)化掃描，以及參數(shù)優(yōu)化。”

使用設(shè)計模塊中具有尺寸和約束功能的草圖繪制工具，對微型閥中的流體流動進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

　　聲學(xué)仿真的新增求解技術(shù)

　　無論是在過程工程、無損檢測還是消費電子等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，超聲技術(shù)正變得越來越重要。聲學(xué)模塊新增的間斷伽遼金（Galerkin）方法的相應(yīng)功能，支持用戶對固體和流體中的超聲傳播進(jìn)行高效的多核計算，傳播介質(zhì)可以是帶有阻尼的、各向異性實際材料。該方法同樣適用于例如地震波分析等低頻應(yīng)用。軟件自帶的多物理場功能可以無縫耦合固體中的彈性波和流體中的聲波之間的傳遞過程。結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊，MEMS模塊和聲學(xué)模塊都包括此新增的彈性波功能。此外，聲學(xué)模塊還新增了流固聲學(xué)耦合功能。

　　對于頻域仿真，使用新增求解器，可以基于有限元方法處理更高頻率（更短的波長）的聲學(xué)問題。新求解器適用于分析封閉空間（如車廂）的內(nèi)部聲壓場，以及其他各類升序仿真問題。

使用專用求解器進(jìn)行聲場分析。圖示為在7 kHz頻率下基于有限元方法求解的汽車內(nèi)部聲壓場。

　　新增金屬加工模塊

　　在新增的金屬加工模塊中，用戶可以在COMSOL Multiphysics軟件環(huán)境中分析焊接、熱處理和金屬增材制造等領(lǐng)域中常見的金屬固態(tài)相變問題�！敖饘偌庸つ�塊可以預(yù)測由金屬中由熱量驅(qū)動的固態(tài)相變引起的變形、應(yīng)力和應(yīng)變�！盋OMSOL技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Mats Danielsson表示，“該模塊可以與其他任一COMSOL產(chǎn)品結(jié)合使用，進(jìn)行包括金屬固態(tài)相變在內(nèi)的幾乎任何多物理場分析。例如，用戶可以將其與傳熱模塊結(jié)合使用來研究熱輻射的影響，與AC / DC模塊耦合用于感應(yīng)淬火，以及與非線性結(jié)構(gòu)材料模塊耦合以更好地預(yù)測材料的特性�！�

使用金屬加工模塊計算的齒輪淬火后的殘余應(yīng)力。

　　新增多孔介質(zhì)流模塊

　　多孔介質(zhì)流模塊為食品、制藥和生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)的用戶提供了研究多孔介質(zhì)運輸問題的多種分析工具。 新模塊功能包括多孔介質(zhì)中的單相和多相流動分析、干燥，以及裂隙中的運輸分析。流動模型涵蓋了飽和與變飽和介質(zhì)中的線性和非線性流動，并自帶緩慢和快速多孔介質(zhì)流動的特殊選項。多物理場仿真功能應(yīng)用廣泛，包括用于計算多組分系統(tǒng)有效熱參數(shù)的選項、孔隙彈性，以及固相、液相和氣相中化學(xué)物質(zhì)的輸運。

使用多孔介質(zhì)流模塊進(jìn)行的相變材料填充床潛熱儲罐仿真。

　　優(yōu)化模塊帶來易用的形狀和拓?fù)鋬?yōu)化

　　多年來，機(jī)械、聲、電磁、熱、流體和化工領(lǐng)域的用戶已經(jīng)紛紛能夠使用COMSOL Multiphysics進(jìn)行形狀和拓?fù)鋬?yōu)化。COMSOL 5.5版本中新增的內(nèi)置功能，例如通過參數(shù)化多項式移動邊界和殼厚度優(yōu)化功能，使優(yōu)化模塊的用戶可以輕松的設(shè)置形狀和拓?fù)鋬?yōu)化問題。新增拓?fù)鋬?yōu)化的平滑操作可確保高質(zhì)量的幾何輸出，以供其他分析和增材制造使用。除已有的STL格式外，COMSOL 5.5版本還支持增材制造PLY和3MF格式的導(dǎo)入和導(dǎo)出。

　　非線性殼結(jié)構(gòu)，管道力學(xué)和隨機(jī)振動分析

　　COMSOL 5.5版本可對殼體和復(fù)合殼體進(jìn)行多種非線性分析，包括塑性、蠕變、黏塑性、黏彈性、超彈性和機(jī)械接觸。其中機(jī)械接觸建模功能已經(jīng)擴(kuò)展為支持任何固體和殼的組合，包括固體殼、固體復(fù)合殼和膜殼。根據(jù)分析類型的不同，結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊、非線性結(jié)構(gòu)材料模塊和復(fù)合材料模塊的用戶將受益于這些功能的提升。                

　　對于結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊的用戶，新增的管道力學(xué)用戶界面中分析管道系統(tǒng)應(yīng)力的功能，可以處理各種截面的管道，并能考慮來自外部負(fù)載、內(nèi)部壓力、軸向阻力和通過管道壁的溫度梯度的影響。

　　結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊的用戶，現(xiàn)在可以執(zhí)行隨機(jī)振動分析，以研究對載荷的響應(yīng)。這些載荷由功率譜密度（PSD）表示，包括自然界中的隨機(jī)載荷，例如湍急的陣風(fēng)或道路上車輛的振動。載荷之間可以完全相關(guān)、不相關(guān)或由用戶指定特定相關(guān)。

　　多體動力學(xué)模塊新增的自動生成建模鏈傳動所需的大量鏈節(jié)和接頭，可用于分析剛性和彈性鏈傳動的新功能。

多體動力學(xué)模塊中的彈性鏈傳動分析，顏色和箭頭分別顯示了鏈和鏈輪中的速度和方向。

　　可壓縮的歐拉流和非等溫大渦模擬

　　CFD模塊增加了用于可壓縮的歐拉流和非等溫大渦模擬（Nonisothermal Large Eddy Simulations ，LES）的新接口。此外，旋轉(zhuǎn)機(jī)械流接口支持水平集和相場方法，以及Euler–Euler和氣泡流。傳熱模塊新增了用于模擬集總熱系統(tǒng)的新接口，支持用戶使用類似于等效電路的方法研究傳熱問題。此外，半透明（參與）介質(zhì)中的輻射支持多個光譜帶，對流開放邊界使用的新算法可將處理此類問題的求解時間縮短30%。

　　多尺度波動和射線光學(xué)耦合、壓電殼和PCB端口

　　在COMSOL 5.5版本中，用戶可以將射線光學(xué)模塊與RF模塊或波動光學(xué)模塊耦合使用，同時進(jìn)行全波和射線跟蹤模擬。這樣，用戶可以對多尺度問題進(jìn)行建模。例如，對分析通過波導(dǎo)入射到大型房間的光束問題進(jìn)行全波模擬時，通常會由于計算量太大而無法實現(xiàn)。新版本中，通過耦合AC / DC模塊和復(fù)合材料模塊，用戶可以分析具有較薄結(jié)構(gòu)的介電層和壓電層的多層材料。在RF模塊中，一組新端口使通孔和傳輸線的設(shè)置更加快速，這樣，用戶在對印刷電路板進(jìn)行建模時會更加靈活。

　　獨立應(yīng)用程序的有效分發(fā)

　　基于COMSOL Multiphysics 模型，可以使用App 開發(fā)器創(chuàng)建帶有定制化用戶界面的仿真App 。借助 COMSOL Compiler^TM，可以將此仿真App轉(zhuǎn)換為可獨立運行的程序。編譯后生成的應(yīng)用程序運行時僅需要COMSOL Runtime^TM，而不需要COMSOL Multiphysics或COMSOL Server^TM許可證。COMSOL App產(chǎn)品經(jīng)理Daniel Ericsson說：“自去年發(fā)布以來，COMSOL Compiler受到了App 開發(fā)器用戶的廣泛關(guān)注，因為它支持用戶獨立編譯和分發(fā)自己創(chuàng)建的應(yīng)用程序。”最新版本的COMSOL Compiler增加了新的編譯選項，方便生成最小的文件，利于分發(fā)。當(dāng)用戶首次運行應(yīng)用程序時，可以從COMSOL網(wǎng)站下載并安裝COMSOL Runtime，使用相同COMSOL版本的應(yīng)用程序僅需要一個COMSOL Runtime。通常，COMSOL Runtime的大小約為350兆字節(jié)，應(yīng)用程序文件本身可能只有幾兆字節(jié)。

　　COMSOL 5.5版本發(fā)布亮點

• 新增具有尺寸和約束的草圖繪制工具
• 線彈性波快速仿真
• 新增金屬加工模塊，用于焊接、熱處理和金屬增材制造
• 新增多孔介質(zhì)流模塊，用于食品、制藥和生物醫(yī)藥行業(yè)
• 改進(jìn)用于形狀、拓?fù)鋬?yōu)化的工具，適用于機(jī)械、聲學(xué)、電磁學(xué)、熱、流體和化工等領(lǐng)域
• 導(dǎo)入/導(dǎo)出 3D 打印和增材制造格式 PLY 和 3MF
• 用于修復(fù) STL、PLY 和 3MF 文件的編輯工具
• 非線性殼、管道力學(xué)、隨機(jī)振動和鏈傳動的結(jié)構(gòu)分析
• 可壓縮歐拉流和非等溫大渦模擬 (LES)
• 支持水平集、相場、Euler-Euler 和氣泡流的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流接口
• 集總熱系統(tǒng)等效建模方案
• 參與介質(zhì)輻射可定義多個光譜帶
• 更有效的對流傳熱開放邊界條件
• 在所有仿真類型中均可使用熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫屬性
• 全波段和射線光學(xué)耦合建模
• 壓電和介電殼
• 用于過孔和傳輸線的新 PCB 端口
• 支持將圖像鏈接到 Microsoft^®PowerPoint^®演示文稿
• 創(chuàng)建個性化插件，定制“模型開發(fā)器”工作流程
• 使用 COMSOL Compiler^TM制作更小的仿真 App 可執(zhí)行文件

　　適用性

　　Windows^®，Linux^®和macOS 等操作系統(tǒng)均支持COMSOL Multiphysics，COMSOL Server以及COMSOL Compiler 等軟件產(chǎn)品。Windows^®的操作系統(tǒng)支持“App 開發(fā)器 ”工具的使用。