多物理場仿真軟件
關注創(chuàng)建者：上海庭田信息科技有限公司 創(chuàng)建時間：2022-11-12
多物理場仿真軟件的視頻教程
Comsol在能源行業(yè)仿真中的應用 ——基于多工況下瓦斯抽采的多物理場耦合
能源是國民經濟發(fā)展的重要支撐，能源開采過程涉及多場耦合，其機理較為復雜，一直是相關機構的研究課題。comsol軟件作為一款多物理場耦合仿真軟件，在仿真工作中，其內置的達西定律、自由和多孔介質流、多孔介質傳熱、固體力學等物理場可以表述其過程，從而達到仿真的目的。
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Comsol在能源行業(yè)仿真中的應用 ——基于PDE的多物理場耦合
課題背景： 能源是國民經濟發(fā)展的重要支撐，能源開采過程涉及多場耦合，其機理較為復雜，一直是相關機構的研究課題。 comsol軟件作為一款多物理場耦合仿真軟件，利用仿真工作為開采能源提供指導。在仿真工作中，comsol軟件內置的方程如有不適用于實際工況，可利用comsol的PDE模塊寫入用戶自定義的方程，從而達到仿真的目的。
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多物理場仿真軟件的實例教程
摘 要：滑坡地質災害由于其成因機制特殊，涉及水與巖土體之間作用，有關能模擬流-固耦合的軟件相對較少。而Comsol作為一款多物理場仿真軟件，其“多孔彈性”接口很好的做到了達西定律與固體力學的耦合，對于評估流體導致巖土體的變形有很大的優(yōu)勢。基于此，文中以某實際滑坡案例為基礎，利用Comsol多物理場數值模擬軟件對滑坡進行了流-固耦合計算，獲取了滑坡的變形破壞機理及特征。
關鍵詞：Comsol多物理場仿真軟件;流-固耦合;滑坡;
引言
Comsol多物理場仿真軟件，涉及電氣、結構、聲學、流體、傳熱等各個學科領域，對流-固耦合計算有天然的優(yōu)勢。對于針對滑坡問題中流-固耦合計算他有專門的計算接口“多孔彈性”接口，該接口主要對達西定律與固體力學進行了耦合。多孔塌陷模型主要描述了多孔介質中流體與基體變形之間的相互作用，基體中流體的變化將產生流體壓力或同等水頭。因此在模擬水對巖土體作用時，其所采用的本構方程具有極大的優(yōu)勢。
西南某滑坡處于淺層變質巖區(qū)域，該區(qū)域年降雨充沛，基巖裂隙十分發(fā)育。因此，地下水較為發(fā)育，滑坡區(qū)內可見多出下降泉。研究區(qū)內主要分布巖性較為單一，為粉砂質泥巖，是地下水主要賦存介質。經實地調查，該滑受地下水影響明顯，因此有必要進行流-固耦合計算。基于此，文中選用Comsol多物理場仿真軟件對該滑坡進行了流固耦合計算，分析了地下水對滑坡的作用特征與機理[1]。
一、軟件介紹
COMSOL Multiphysics是一款通用的多物理場耦合仿真軟件，內部提供完全耦合的多物理場和單物理場建模功能、仿真數據管理，可用于工程、制造和科學研究的絕大多數領域。
展開 Simdroid是“仿真平臺+仿真APP”模式的通用多物理場仿真軟件，擁有單一物理場及多物理場耦合仿真內核，覆蓋仿真全流程的建模仿真工具，無代碼化的仿真APP開發(fā)、編譯工具。下面我們一起來了解下Simdroid功能吧。
一、仿真開發(fā)環(huán)境
二、CAD建模功能
三、支持標準CAD格式文件的導入
四、完善的2D、3D全參數化建模功能
五、求解分析功能
1、流體力學模塊支持穩(wěn)態(tài)單相流、瞬態(tài)單相流、瞬態(tài)多相流和凝固過程分析，具備多重坐標系旋轉流場模擬功能；
2、固體力學模塊支持通用靜力、模態(tài)和屈曲分析，支持接觸非線性、幾何非線性和材料非線性計算；
3、電動力學模塊支持靜電場、靜磁場、時諧磁場、瞬態(tài)磁場和場路耦合分析；
4、熱力學模塊包含傳導、對流兩種熱傳遞方式，支持穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)場分析。
六、網格剖分功能
1、具備梁單元、三角形單元、四邊形單元、四面體單元以及任意多面體單元的剖分功能；
2、完善的網格控制功能，支持網格自適應和局部加密。
七、后處理功能
1、支持顯示動畫、切片等；
2、數據提取和統計功能；
3、具備云圖、矢量圖、等值線圖和流線圖等可視化功能；
4、支持繪制曲線圖、直方圖等；
5、具備報告輸出功能。
八、APP開發(fā)功能
1、采用圖形交互式開發(fā)環(huán)境，內置豐富的界面控件；
2、開發(fā)者通過簡單的鼠標拖拽即可便捷開發(fā)仿真APP。
九、本地APP
1、本地APP管理器具備仿真APP的管理和調用功能；
2、用戶可在其中查看仿真APP的詳細信息，添加、刪除和運行仿真APP。
展開 Cadence 于 2022 年 4 月發(fā)布了新一代高性能、高精度、多物理場仿真軟件平臺 Fidelity CFD（計算流體力學）。
Cadence 于 2021 年收購了計算流體力學軟件公司 NUMECA 以及網格生成軟件 Pointwise 公司。具體內容可回顧以下兩篇文章：
Cadence 收購計算流體力學軟件公司 NUMECA，擴展系統分析能力
Cadence 收購 Pointwise 公司拓展系統分析解決方案
Fidelity CFD 標志著一個全新架構體系的創(chuàng)建，是 Cadence 對收購的這兩家專業(yè) CFD 公司進行技術集成的第一步。其統一的工作流程除去了工具間的數據傳輸，能讓我們以更快的求解速度獲得更高精度的預報結果。Fidelity CFD 是首款同時具有高階數值格式、尺度解析湍流模型和 GPU / CPU 加速功能的商用 CFD 軟件平臺。
Fidelity CFD 解決了計算流體動力學領域里最具挑戰(zhàn)的幾大需求：
1. 精準可靠地預報湍流的分離。現有較高精度的方法耗時過長，通常需要一周甚至更久時間，無法滿足產品開發(fā)周期不斷縮短的市場需求；而速度較快的方法則精度又欠佳。
2.
展開 為了解決這個問題，工程師使用多物理場仿真軟件來分析如何降低汽車噪音。
其實，行駛中車內的噪音并不是單一的某種噪音，而是多種噪音疊在一起形成的。主要噪音來自發(fā)動機噪音、路噪、胎噪、風噪、空調噪音、其他噪音等。這幾種噪音在不同車速、路面情況下此消彼長，構成車輛整體噪音。
有以下幾種情況會產生汽車噪音。當風吹到外表面時，噪音通過汽車的部件傳遞到機艙內部。這被稱為側翼噪音，是高速公路上汽車噪音的主要原因。在車輛周圍流動的湍流空氣導致擋風玻璃和車窗振動，并且接觸道路的輪胎和與汽車操作相關的其他機械噪聲（例如發(fā)動機）也會增加汽車的整體噪音。
如何實現更安靜的行駛
上文說道擋風玻璃會引起噪音，因此確定哪種玻璃表面引起的汽車噪音最小是至關重要的。工程師們進行空氣動力學和振動聲學仿真，以不同的速度分析汽車前部玻璃傳聲的效果。
他們利用多物理場仿真分析測試，修改了前擋風玻璃和前側窗的設計，以及玻璃的類型，并成功降低了噪音水平。而這個過程中，工程師希望將其設計和測試效率提高30％至50％。
汽車噪音降低了，會直接提高客戶滿意度和安全感。康寧正在使用多物理場仿真技術改進其設計流程，從而具有了一定的競爭優(yōu)勢和縮短上市時間。
利用仿真進行振動聲學研究
振動聲學的工作包括工程師對源數據的后期處理。CFD表面壓力被檢測到指定區(qū)域。數據被導入、處理和可視化成噪聲結果。
工程師可以將其壓力分布時間歷程轉換為波動的表面壓力負載或輸入到頻域的功率。然后將波數光譜直接應用于模型。
然后在車架中的結構和流體上測試這些對流和聲學載荷，以評估機艙內的噪音。工程師可以通過最小化汽車內的噪音來使用這些數據來優(yōu)化汽車的設計。
展開 基礎的都會想解決自己的模型問題 （4）想系統性培訓學習comsol軟件
四、培訓講師
授課老師閻老師，來自國內知名科研院校，國家重點實驗室成員，有將近十年的comsol仿真經驗，主要擅長電磁、電磁熱、電磁熱流、磁流體、電磁結構、等離子體、激光、聲場等多物理場耦合建模仿真，歡迎廣大學員帶著自己的科研問題一起探討解決
五、 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真課表內容
一、多物理場耦合仿真及COMSOL軟件介紹
1、多物理場仿真的發(fā)展簡況。
2、操作界面介紹及操作技巧。
3、多物理場耦合的預定模式與耦合操作。
4、多物理場仿真軟件的關鍵特性
5、COMSOL軟件介紹
二，COMSOL軟件基礎操作
1、幾何建模：
COMSOL自帶幾何文件創(chuàng)建詳解， 幾何建模注意事項和建議，特殊幾何體建模，組合體和裝配體的異同
2、網格剖分：
網格劃分及各項功能詳解，網格剖分注意事項和網格收斂性判定，不同物理場的網格選擇與優(yōu)化，網格質量判定與估計，自適應網格用法詳解。
3、后處理：
數據集處理以及求解數據的選擇，數據的二次處理繪圖
4、求解器：
直接求解器和迭代求解器的使用，從方程上求解上展示全耦合求解和分離式求解的異同，針對物理場如何選取和優(yōu)化求解器。
5、參數、變量、函數、探針的作用及其使用方法，參數化掃描和助掃描的作用和使用。
三、低頻電磁場（ACDC）物理場技術詳解
1、麥克斯韋方程組微分形式講解和推導
2、電容、電感、電阻的控制方程和邊界條件設置，提取集總參數得到電容值，電感值。
展開 
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在AI算力、高速互聯與高功率密度電子系統快速發(fā)展的推動下，PCB正從傳統載體升級為決定整機性能與可靠性的關鍵，不斷迭代信號速率，大規(guī)模的高密度互聯，正在將傳統的設計與制造經驗推向極限。傳統的 “試錯法” 設計周期長、成本高，已無法滿足快速迭代的市場需求，面對多物理場耦合的復雜挑戰(zhàn)，Ansys 提供了業(yè)界最完整的仿真解決方案，在設計早期就精準預測并解決潛在問題，提升良率降低成本。
6月10
作者： Aliyah Mallak | Ansys市場傳播經理
編輯整理：張旭 | Ansys 高級應用工程師
為滿足全球人工智能（AI）發(fā)展需求而建立的數據中心，催生了前所未有的電力需求。2018年，美國數據中心耗電量為76 TWh，占美國總能耗的1.9%。而到2028年，美國數據中心的電力需求預計將達到325至580 TWh，約占美國總能耗的12%。
上述情況對AI數據中心的各個環(huán)節(jié)都提出了巨大挑戰(zhàn)
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感
在數字驅動研發(fā)與運維的時代，仿真技術已成為探索物理世界的核心。然而，當創(chuàng)新速度要求以“天”甚至“小時”計時，傳統的高保真CAE仿真，卻因其固有的“重計算”模式，在多個關鍵場景中陷入窘境：
? 系列研發(fā)困局：每當系列產品進行參數調整或型號拓展，你是否不得不重復運行冗長的全階仿真，等待數小時甚至數天，拖累整體研發(fā)節(jié)奏；
? 數據價值沉睡：海量的仿真歷史數據，無法被有效提煉與復用
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區(qū)域：0~10
邊界條件：Periodic
偏移角度：12°（Domain A），-12°（Domain B）
單位長度：0.5
1.2堆棧結構
2. 建模過程
2.1設置模擬條件
2.2創(chuàng)建堆棧結構，修改各層參數
2.3創(chuàng)建掩膜并生成多疇結構
3. 結果分析
3.1 指向矢分布和透過率
隨著 CoWos、2.5D/3D 集成等先進封裝技術的快速發(fā)展，Multi-Die設計已成為業(yè)界的核心解決方案。但異構芯片集成與復雜互連架構，催生了電源完整性（PI）、信號完整性（SI）、熱學、力學應力等多物理場的強耦合效應，傳統單物理域仿真方法已難以滿足多芯片系統驗證的精度與效率要求。隨著新思科技完成對Ansys的整合，其提供的多物理場芯片-封裝-系統（CPS）仿真技術，可實現Multi-Die
隨著 CoWos、2.5D/3D 集成等先進封裝技術的快速發(fā)展，Multi-Die設計已成為業(yè)界的核心解決方案。但異構芯片集成與復雜互連架構，催生了電源完整性（PI）、信號完整性（SI）、熱學、力學應力等多物理場的強耦合效應，傳統單物理域仿真方法已難以滿足多芯片系統驗證的精度與效率要求。隨著新思科技完成對Ansys的整合，其提供的多物理場芯片-封裝-系統（CPS）仿真技術，可實現Multi-Die
一期一會 | 什么是電磁學？4個月前
Ansys SimAI軟件是一款先進的多物理場仿真軟件，可利用這些技術進行電磁場訓練和預測。與Ansys Maxwell軟件和Ansys HFSS軟件結合使用時，它能夠將場預測速度加快數十倍到數百倍，從而推動電磁組件設計和分析的轉型。
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