半物理仿真的案例
淺析無人機仿真技術
（二）
半物理仿真
半物理仿真是將系統的部分實物（如控制系統的傳感器、控制計算機、伺服機構）接入回路進行的試驗。這種仿真試驗的被控對象動態特性通過建立數學模型，編程序在計算機上實現，此外要求有相應的模擬生成傳感器測量環境的各種物理效應設備。不同類型的傳感器要求不同類型的生產環境，例如氣壓傳感器要求有氣壓模擬裝置，角度、角速度傳感器要求有模擬轉臺等等。由于回路中接入實物，半物理仿真系統必須實時運行。
圖5 半物理仿真過程圖
圖6 飛控在環部分的半物理仿真
（三）
人在回路中仿真
人在回路中房展是一種操作人員、飛行員、宇航員在系統回路中進行操縱的仿真試驗。這種仿真試驗要求有相應的形成人感覺環境的各種物理效應設備。而飛行器等被控對象的動態特性仍通過建立的數學模型在計算機上實現。這種仿真試驗能對飛行器性能、回路中操作人員的技能和素質、或者整個人機系統作出評價。人在回路中的仿真也必須實時進行。
展開 基于模型的系統工程（MBSE）在水下航行器設計及陸地試驗過程中的典型應用
，提供水下航行器半物理仿真模塊庫，該模塊庫根據模塊化、通用化思想，合理劃分功能模塊，完成動力學、環境、傳感器和執行機構模擬器等模塊；將典型水下航行器分布式半物理仿真實驗流程形成較為完善的試驗指導書，能夠達到新入所人員獨立學習掌握，幫助客戶建立一支良好的半物理仿真測試隊伍。
Simdroid功能 多物理場仿真APP軟件 衡祖仿真
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、編譯工具。下面我們一起來了解下Simdroid功能吧。
一、仿真開發環境
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態單相流、瞬態單相流、瞬態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，支持穩態和瞬態場分析。
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開發功能
1、采用圖形交互式開發環境，內置豐富的界面控件；
2、開發者通過簡單的鼠標拖拽即可便捷開發仿真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 仿真筆記——Comsol 多物理場仿真軟件操作技巧
文章來源：CAE仿真學社
設計仿真 | 基于VTD的多物理傳感器自動駕駛系統仿真方案
而在對多種類，多數量的傳感器進行物理模型仿真時，會占用大量的計算資源和網絡通訊資源，同時仿真的效果還受到PCIe總線帶寬及顯卡的接口數量限制。
基于VTD的多物理傳感器自動駕駛系統仿真方案，采用VTD的主從機布置方式，將VTD軟件安裝在主機Master上，從機slave上只安裝運行VTD所需要的依賴，主機以mount的方式將仿真軟件映射在從機Slave相應的位置。在主機中配置各類型傳感器運行的顯卡平臺，仿真開始時，主機以ssh的方式將傳感器的計算任務下發到從機Slave的顯卡，以調用從機Slave的計算資源，達到仿真對速度的要求。各個計算機的顯卡將計算完成的數據，分別通過HDMI和以太網的數據，發送到視頻注入板(FPGA)或直接發送給被測系統SUT。從而在感知層實現全鏈路仿真。該系統可以滿足用戶：
01
同時進行多路視頻數據的感知算法驗證；
02
同時進行多路激光雷達點云數據的仿真驗證；
03
同時進行多路毫米波雷達點云數據的仿真驗證；
04
可進行多V多R和多L的物理模型仿真驗證；
05
可進行行泊一體的算法仿真驗證。
VTD方案優勢
支持主從機的布置方式，合理分配計算資源；
主從機采用同一套仿真軟件，降低軟件成本；
根據顯卡的種類(圖形卡/計算卡)合理分配計算任務；
從機數量可擴展。
展開 多物理場仿真對新能源汽車用電機優化分析 衡祖仿真
然而電機結構復雜參數之間耦合性高，需要借用仿真軟件在已有設計方案的基礎上進行仿真和優化分析，得到特定性能下的理想設計，以減少開發成本和時間。
2、如何解決
國內某車企的系列電機轉速400-1000rpm，適用于新能源車的剎車系統、電氣機械系統以及轉向助力系統等。針對該企業提升電機運行效率的需求，基于通用仿真平臺Simdroid，開發了專屬電機軟件，可便捷優化電機參數。
在通用多物理場仿真PaaS平臺Simdroid?（伏圖?）中，通過“二維建模”功能，對電機的定轉子內外徑、定轉子槽型等主要部件進行參數化建模；對模型整體進行網格剖分、邊界設置、磁場分析，可以得到電壓、電流曲線，以及等值線和云圖。
參數定義
磁場分布云圖
完成電機磁場分析流程后，使用Simdroid?內置的APP開發器，用戶能夠非常方便地進行APP開發。在三相感應電機仿真計算APP中，通過對關鍵尺寸的調節，可以得到不同的設計方案，用戶可根據分析結果選擇方案。
電機仿真APP開發界面
3、前景介紹
三相感應電機仿真計算APP可用于同類電機產品的設計中，覆蓋通信設備、電子產品、汽車、航空航天等工業領域。建模、網格劃分等復雜過程已封裝完好，可大幅降低設計工程師的使用門檻。該仿真APP具有輕量化、易操作等優勢，可幫助企業快速迭代產品，降低開發成本，縮短開發周期。
展開 專為高校教學提供專業仿真工具——COMSOL多物理場仿真軟件
COMSOL是一款基于多物理場的仿真模擬軟件，在全球各著名高校，COMSOL Multiphysic已經成為教授有限元方法以及多物理場耦合分析的標準工具，在全球500強企業中，COMSOL Multiphysic被視作提升核心競爭力，增強創新能力，加速研發的重要工具。COMSOL包含了結構力學模塊、化學工程模塊、熱傳遞模塊、CAD導入模塊、地球科學模塊、射頻模塊等。如果您對COMSOL Multiphysics® 感興趣,或是希望購買軟件,歡迎隨時聯系我們。
【全國熱線】400 633 6258
【產品詳情鏈接】www.anscos.com/comsol.html
如您需要了解更多解決方案，請點擊以下鏈接填寫表單，我們將盡快與您聯系。
https://www.anscos.com/contactus.html
功能特色
求解多場問題—求解方程組，用戶只需選擇或者自定義不同專業的偏微分方程進行任意組合便可輕松實現多物理場的直接耦合分析。
完全開放的架構，用戶可在圖形界面中輕松自由定義所需的專業偏微分方程。
任意獨立函數控制的求解參數，材料屬性、邊界條件、載荷均支持參數控制。
專業的計算模型庫，內置各種常用的物理模型，用戶可輕松選擇并進行必要的修改。
內嵌豐富的 CAD 建模工具，用戶可直接在軟件中進行二維和三維建模。
全面的第三方 CAD 導入功能，支持當前主流CAD軟件格式文件的導入。
強大的網格剖分能力，支持多種網格剖分，支持移動網格功能。
大規模計算能力，具備Linux、Unix 和Windows 系統下64 位處理能力和并行計算功能。
展開 Comsol多物理場仿真軟件在滑坡數值模擬中的運用
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勢。
西南某滑坡處于淺層變質巖區域，該區域年降雨充沛，基巖裂隙十分發育。因此，地下水較為發育，滑坡區內可見多出下降泉。研究區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。涉及電磁、結構&聲學、流體&傳熱、化工等四個大專項，下含結構力學模塊、巖體力學模塊、多孔介質流模塊、地下水流模塊、管道流模塊、波動光學模塊、射線光學模塊、等離子體模塊、半導體模塊等36個模。內置耦合物理場外，還可自定義物理場方程以進行多物理場耦合分析[2,3]。
展開 coms多物理場仿真
各位大神，comsol如何對mems氫氣傳感器進行仿真
COMSOL多物理場仿真：蜘蛛會飛嗎
研究反重力蜘蛛的行為
Bristol大學的研究人員 Erica Morley 和 Daniel Robert 在多物理場實驗和仿真的幫助下，對這一現象進行了研究，并在2018 年發表在Current Biology上的一篇論文中分享了他們的研究成果。
“我們驗證了這樣一種假設：蜘蛛可以探測到與[大氣電勢梯度]（APG）相關的電場分布（e-fields），并以此帶動它們飛行。”
–Erica Morley 和Daniel Rober，Current Biology，2018年
位于地球和電離層之間的大氣電勢梯度，是大氣中持續存在的電場。它的強度和極性會因當地天氣條件的變化而變化，并且在雷暴天氣中強度最大。大氣電勢梯度是帶負電的地球表面與帶正電的電離層相互作用的結果。眾所周知，大黃蜂和蜜蜂等昆蟲可以探測并利用電場。但在 Morley 和 Robert 研究之前，蜘蛛是否具有相同的電場探測能力仍是一個謎。
地球的大氣層和電離層。通過 Wikimedia Commons 在公共領域中的圖像。
在討論他們的實驗和仿真工作之前，Morley 和 Robert 首先談到了圍繞風力單獨作用于蛛形綱動物飛行的理論解釋。
“許多蜘蛛是使用多股展開的扇形絲線飛行的。每條絲線都是分開的，而不是在微風中纏結和蜿蜒，這說明蛛絲上存在靜電斥力。”–Erica Morley 和Daniel Robert，Current Biology，2018年
飛行時的蜘蛛絲示意圖。
Morley 和 Robert 還指出，蜘蛛在僅存在非常輕的風（低于 3 ms-1）的情況下就可以飛行，但是模型顯示，這種風況的強度不足以使大型蜘蛛飛行。
展開 LLC 半橋諧振電路仿真分析
本文通過 SIMPLIS 仿真軟件分析 LLC 半橋諧振變換器的主要特性，觀察初級開關管的 ZVS 和輸出整流二極管的 ZCS 過程，測試效率和損耗，并通過 AC 小信號分析其頻域特性，從而驗證了 LLC 電路的主要特點和工作過程，為拓撲中關鍵參數尤其是諧
振參數的優化設計以及元器件選型等提供了重要依據。
OOFELIE::Multiphysics 多物理場仿真分析軟件 [ 一 ]
OOFELIE::Multiphysics軟件介紹：Open Engineering 是一家在多物理領域提供計算機輔助工程(CAE)軟件工具和服務的技術公司。基于 OOFELIE::Multiphysics 平臺，為大型工業 3D 設計工作的進行分析優化。越來越多的高精度應用必須在苛刻的條件下運行，在仿真中可以綜合考慮多物理的影響因素，并利用多種算法快速求解，OOFELIE::Multiphysics 多物理場仿真提供的數值結果貼近實際，大大節省了研發時間，也有助于提高設計創新，成功的技術創新是基于穩健的設計。工業仿真問題不同于理論研究，往往要求實物建模、真實多場分析并快速求解。仿真設計通常涉及結構、熱傳、機械、聲學與振動、壓電、熱阻、電流、流體、光學、微機電、電磁場等問題，這些物理場往往同時存在，相互影響。例如執行器、傳感器、微機電系統。集成了有限元、邊界元、快速多級子算法的 OOFELIE::Multiphysics 仿真平臺能夠快速收斂和精確計算超大型多物理場耦合問題，減少設計周期，提高創新能力，是一款 3D 多物理 FEA 解決方案軟件。
OOFELIE::Multiphysics 軟件特點：
高效省時的用戶界面
高效處理超大規模的復雜問題
易于定制和集成您的設計流
旨在整合、共享和保護您的專業知識產權。
通過能夠從大多數供應商導入、修復和優化復雜的 CAD 模型，并在所有的物理仿真領域重用相同的模型，可以節省建模時間
多物理仿真領域是完全強耦合和集成的
OOFELIE::Multiphysics 穩健的微系統設計
MEMS 和 MOEMS 在非常小的元件尺寸、產品可靠性和降低生產成本方面徹底改變了傳感器行業。不斷減小的尺寸使得強耦合多物理仿真方法成為獲得準確、快速結果的必要手段。
展開 多物理場仿真降低了汽車噪音
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化汽車的設計。
展開 OOFELIE::Multiphysics 多物理場仿真分析軟件 [ 二 ]
光學設備的工業多物理設計
FINE?/FSI-OOFELIE流固耦合：
雙向強耦合考慮了強耦合方法，允許在每個時間步上驗證所有物理模型的方程。多物理現象的強耦合比連續模擬揭示了更多的信息。它在模擬多不穩定環境的同時，保證了快速收斂和解的穩定性。交錯方法與兩個求解器一起使用，確保每個領域的最有效方法。而且是一個完全集成的流體結構相互作用的環境。
特點：
① 雙向強耦合，流體和固體在每個時間步長的平衡
② 穩態和非穩態計算。2D和3D功能
③ 結構線性和非線性分析。彈性和熱彈性計算
④ 腳本技術
應用：
① 翅膀顫動或抖振
② 風力機葉片變形
③ 油箱晃動
④ 高超音速火箭噴管中的FSI
⑤ 導彈亞音速機翼振動
⑥ 熱變形
OOFELIE::Multiphysics 軟件不僅能夠處理工程中的結構、傳熱、電、磁、聲、學、流體等傳統單場問題，同時還為用戶提供工業級的多物理耦合解決方案，包含熱-力、壓電、 MEMS、 光-熱-力、聲-結構、 流體-結構耦合等。
展開 使用多物理場仿真研究激光與材料的相互作用
基于仿真研究激光與材料相互作用的好處
已經使用紅外微整形對 NIF 激光器中的大約 13 萬個損傷點進行了修復，部分是利用研究人員的多物理場仿真結果進行的優化。這使得該項目中的光學器件得以循環使用，并大大降低了項目成本。LLNL 的團隊還支持整個實驗室的用于3D 打印的增材制造計劃，這有可能是比修復損壞的光學器件具有更深遠意義的應用。
本文來自 ：COMSOL 博客
