多物理場求解
關注創建者：技術鄰公告 創建時間：2023-05-18
多物理場求解的視頻教程
Altair SimLab? 求解器和多物理場仿真網絡研討會
Altair SimLab? 求解器和多物理場仿真網絡研討會內容大綱： 1） SimLab多學科仿真平臺和新功能簡介 2） SimLab中的結構求解器和熱求解器 3） SimLab中的優化 4） 基于SimLab的載荷映射和多學科仿真
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Workbench電磁多物理場耦合課程之“Maxwell電磁場工程應用”
希望通過此培訓課程的學習，學員將能夠掌握ANSYS Workbench中電磁產品的使用技巧，形成對電磁場仿真的全面了解，提升對多物理場仿真的掌握能力，從而為解決工程實踐中的復雜電磁問題提供技術支持。 三、課程大綱： 此課程詳細內容以下面課程大綱進行講解，具體內容會更加多，可參考培訓視頻。 編輯
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多物理場求解的實例教程
全文內容選自Altair 區域技術交流會華東站
Altair技術工程師 楊駿豪《電子行業的高效建模和多物理場仿真技術》演講
各位同仁好！今天很高興與大家分享電子行業的高效建模與多物理場求解技術。在現代工業發展中，電子產品已經遠遠超出了傳統認知的范疇，飛機、汽車等復雜系統都在向電子化方向發展。
作為電子元器件核心的 PCB 板，其可靠性直接決定了產品的使用壽命和穩定性。根據美國航空電子完整性計劃的研究數據，75%的電子產品失效都是由溫度和振動因素導致的，這也正是我們今天要重點探討結構分析和熱分析這兩大領域的原因。
1.SimLab 在高效建模中的獨特優勢
在Altair 產品體系中，SimLab 是專為電子行業打造的仿真平臺。這個端到端的可靠性分析平臺不僅支持從 CAD 導入到多物理場求解的全流程工作，還內置了 OptiStruct 和 AcuSolve 兩大求解器，并提供了多個專用模板來簡化工程師的工作流程。特別是在高效建模方面，SimLab 展現出獨特優勢：
對于PCB板數模的交互，它能直接導入中立的行業標準 ECAD 格式，實時調整各層的厚度、含銅量等參數，實時在圖形界面中看到直觀的變化；
通過材料等效工具，PCB板厚度方向僅憑一層網格就能體現實際物理特性，顯著提升計算效率；
在焊球陣列建模方面，內置的 BGA 模板支持多種排列方式，也支持用戶自定義焊球，可以減少僅具有結構連接作用的焊球的網格數量，還能對關鍵部位進行精細化處理；
而在PCBA網格劃分環節，創新的分割技術確保了PCB板與直接連接的元器件共節點要求。配合智能六面體識別功能，可以實現六面體與四面體的高效混合建模。
展開 全文內容選自Altair 區域技術交流會華東站
Altair技術工程師 楊駿豪《電子行業的高效建模和多物理場仿真技術》演講
各位同仁好！今天很高興與大家分享電子行業的高效建模與多物理場求解技術。在現代工業發展中，電子產品已經遠遠超出了傳統認知的范疇，飛機、汽車等復雜系統都在向電子化方向發展。
作為電子元器件核心的 PCB 板，其可靠性直接決定了產品的使用壽命和穩定性。根據美國航空電子完整性計劃的研究數據，75%的電子產品失效都是由溫度和振動因素導致的，這也正是我們今天要重點探討結構分析和熱分析這兩大領域的原因。
1.SimLab 在高效建模中的獨特優勢
在Altair 產品體系中，SimLab 是專為電子行業打造的仿真平臺。這個端到端的可靠性分析平臺不僅支持從 CAD 導入到多物理場求解的全流程工作，還內置了 OptiStruct 和 AcuSolve 兩大求解器，并提供了多個專用模板來簡化工程師的工作流程。特別是在高效建模方面，SimLab 展現出獨特優勢：
對于PCB板數模的交互，它能直接導入中立的行業標準 ECAD 格式，實時調整各層的厚度、含銅量等參數，實時在圖形界面中看到直觀的變化；
通過材料等效工具，PCB板厚度方向僅憑一層網格就能體現實際物理特性，顯著提升計算效率；
在焊球陣列建模方面，內置的 BGA 模板支持多種排列方式，也支持用戶自定義焊球，可以減少僅具有結構連接作用的焊球的網格數量，還能對關鍵部位進行精細化處理；
而在PCBA網格劃分環節，創新的分割技術確保了PCB板與直接連接的元器件共節點要求。配合智能六面體識別功能，可以實現六面體與四面體的高效混合建模。
展開 “全耦合”特征中使用的迭代求解器。
“分離步驟”特征中使用的直接求解器。
下載地址：多物理場耦合模型及數值模擬導論
有限元的未來是多物理場耦合
David Kan, Ph.D. COMSOL Inc.
Burlington, Mass.
Robert Repas 編輯
隨著計算機技術的迅速發展，在工程領域中，有限元分析（FEA）越來越多地用于仿真模擬，來求解真實的工程問題。這些年來，越來越多的工程師、應用數學家和物理學家已經證明這種采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解許多物理現象，這些偏微分方程可以用來描述流動、電磁場以及結構力學等等。有限元方法用來將這些眾所周知的數學方程轉化為近似的數字式圖象。
早期的有限元主要關注于某個專業領域，比如應力或疲勞，但是，一般來說，物理現象都不是單獨存在的。例如，只要運動就會產生熱，而熱反過來又影響一些材料屬性，如電導率、化學反應速率、流體的粘性等等。這種物理系統的耦合就是我們所說的多物理場，分析起來比我們單獨去分析一個物理場要復雜得多。很明顯，我們現在需要一個多物理場分析工具。
在上個世紀90年代以前，由于計算機資源的缺乏，多物理場模擬僅僅停留在理論階段，有限元建模也局限于對單個物理場的模擬，最常見的也就是對力學、傳熱、流體以及電磁場的模擬。看起來有限元仿真的命運好像也就是對單個物理場的模擬。
現在這種情況已經開始改變。經過數十年的努力，計算科學的發展為我們提供了更靈巧簡潔而又快速的算法，更強勁的硬件配置，使得對多物理場的有限元模擬成為可能。新興的有限元方法為多物理場分析提供了一個新的機遇，滿足了工程師對真實物理系統的求解需要。有限元的未來在于多物理場求解。
千言萬語道不盡，下面只能通過幾個例子來展示多物理場的有限元分析在未來的一些潛在應用。
壓電擴音器（Piezoacoustic transducer）可以將電流轉換為聲學壓力場，或者反過來，將聲場轉換為電流場。
展開 · 新能源汽車中的NVH問題
· 電機NVH設計
· Ansys Workbench為電機NVH設計提供的集成式解決方案
· 電磁力分析（Maxwell）
· 結構振動分析（Mechanical）
（1）模態分析
（2）諧響應分析
· 參數標定（optiSLang）
· 聲學分析（Mechanical）
· 電機NVH多學科優化（optiSLang）
· 轉子偏心解決方案（ACT）
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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，Ansys 提供了業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
從微帶貼片天線的方向圖預測，到MEMS執行器的電-熱-力三場耦合重構，再到電池充放電循環的瞬態曲線擬合，每一次代理模型的訓練背后，都是成百上千次完整多物理場求解的算力透支。本文將系統解析COMSOL代理模型的工作流計算特征，并給出面向不同規模應用的三級UltraLAB算力配置方案。
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數據中心的各個環節都提出了巨大挑戰
它打破傳統 CAE 軟件 “碎片化” 痛點，整合高性能前處理、多物理場求解、結構優化、結果可視化等一站式工具，核心模塊涵蓋：
· HyperMesh：全球公認的行業標桿級前后處理器，幾何處理與網格劃分能力無人能及；
· OptiStruct：頂尖結構優化求解器，拓撲、形貌、尺寸優化技術引領行業，輕量化設計核心引擎；
· MotionView/MotionSolve：專業多體動力學仿真工具
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感
時間：4月24日 ，10:00-11:00
合作伙伴：上海莎益博
地點：線上
費用：免費
立即報名
4月28日 | Ansys Fluent & optiSLang的參數化仿真介紹
簡介：Ansys Fluent—作為全球領先的計算流體動力學（CFD）軟件，它不僅具備強大的多物理場求解能力，更在參數化設置上展現出極高的靈活性。
學員將學習利用Lumerical Multiphysics（多物理場求解器）構建完整的PIN結模型，設置摻雜濃度、電極位置及偏壓條件，求解得到穩態載流子分布和I-V特性。
在此基礎上，課程將演示光學與電學仿真協同。通過將電學仿真得到的載流子分布結果導入光學求解器，計算波導模式在有源狀態下的有效折射率變化（Δn）與損耗變化（Δα）。隨后，重點講解關鍵參數提取方法。
隨著 CoWos、2.5D/3D 集成等先進封裝技術的快速發展，Multi-Die設計已成為業界的核心解決方案。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展，Multi-Die設計已成為業界的核心解決方案。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
基于有限元算法的多物理場求解器被用于模擬器件在高頻下的電學性能及其光學模態特性，如圖4a所示。高頻下，微波信號可輕易通過C1耦合，因此可以設想C1不會影響最終的電學性能。如圖4b、c所示，s-sep與g-sep結構的微波場分布基本一致。對于基本橫電（TE）模式，如圖4a所示，可以獲得VπL=1.9Vcm的調制效率。
