COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics - це програмне забезпечення для аналізу методом скінченних елементів, розв'язування та імітації для різноманітних фізичних та інженерних додатків, особливо для спарених явищ чи мультифізики. Цей пакет є кросплатформним (Windows, Mac, Linux). На додачу до традиційного заснованого на фізиці користувацького інтерфейсу, COMSOL Multiphysics також дозволяє введення кількох систем диференціальних рівнянь з частинними похідними. Диференціальні рівняння можуть бути задані у звичайному або слабкому формулюванні. З версії 5.0 (2014), COMSOL Multiphysics також використовується для створення додатків, що базуються на фізиці. Ці додатки можна встановити, використовуючи стандартну ліцензію COMSOL Multiphysics, a також ліцензію COMSOL Server. Ранні версії (до 2005) COMSOL Multiphysics мали назву FEMLAB.^[1]

Проект COMSOL почався в 1986 Сванте Літмарком та Фарадом Саіді і базувався на коді, розробленому на випускному курсі в Королівському Інституті Технологій в Стокгольмі, Швеція.

Основним продуктом є COMSOL Desktop, який є інтегрованим середовищем, розробреним для міждисциплінарної розробки продукції з об'єднаним  product development with a unified робочим процесом для електричних, механічних, рідинних та хімічних додатків.  Додаткові модулі є вбудованими в COMSOL Desktop, також проведення операцій програмного забезпечення залишається однаковим, не залежно від того, які додаткові продукти застосовуються.

Application Builder також доступний у середовищі COMSOL Desktop і дозволяє створювати спеціалізовані додатки, що бозуються на фізичних моделях з користувацьким інтерфейсом, що дозволяє уникати деталей імітаційної моделі з точки зору кінцевого користувача. Доступні два редактори для створення додатків: використовуючи перетягування (drag-and-drop) в редакторі форми та програмуючи в редакторі методу.  Також наявна можливість додавати деталі з моделі або задавати їх програмно з редактора методу. 

COMSOL Multiphysics також надає прикладний програмний інтерфейс (API). API для використання з мовою Java вбудований у COMSOL Multiphysics і надає програмне рішення запуску програмного забезпечення, компілюючи об'єктно-орієнтований код. Цей інтерфейс також використовується в редакторі методу в конструкторі додатків. Також наявна можливість працювати з COMSOL Multiphysics у зв'язці з MATLAB.

Фізичний контруктор, доданий у COMSOL Desktop дозволяє створювати користувацькі фізичні інтерфейси, які будуть доступні в COMSOL Desktop і виглядатимуть точно так само, як і вбудовані. Нові версії конструктора додатків витісняють фізичний конструктор як засіб для створення користувацьких інтерфейсів для власних потреб.

У COMSOL Multiphysics доступні кілька вбудованих продуктів.^[2] Вони поділені на декілька розділів згідно з процесами, з якими вони працюють: електрика, механіка, рідини, хімія, багатофункціональні професи та конструювання інтерфейсів. Також варто зазначити, що ці вбудовані продукти бувають двох типів: одні з COMSOL Multiphysics, а інші з COMSOL Server.

 AC/DC модуль використовується для моделювання електрики, магнетизму та електромагнітних полів у стаціонарних і низькочастотних додатках.

Радіочастотний модуль використовується у радіочастотах та виготовленні антен, фільтрів, схем, резонаторів, перетворювачів постійного струму та метаматеріалів.

Модуль хвильової оптики надає інструменти для роботи з поширенням електоромагнітних хвиль в лінійних та нелінійних оптичних носіях. Модуль може використовуватись для моделювання високочастотних електромагнітних хвиль.

Модуль геометричної оптики може використовуватись у моделювання поширення електромагнітних хвиль у системах, в яких довжина хвилі є значно меншою ніж найменша геометрична деталь у моделі.

Модуль плазми використовується для моделювання і імітації джерел низькотемпературної плазми.

Модуль напівпровідників дозволяє детальний аналіз напівпровідників на фундаментальному фізичному рівні. Модуль використовує ізотермальні та неізотермальні транспортні моделі.

Модуль структурної механіки присвячений аналізу механічних структур, на які діють статичні або динамічні навантаження. Він може використовуватись для різних типів аналізу, включно з стаціонарним, тимчасовим, параметричним, квазі-статичним, нестійким тощо.

Модуль нелінійних структурних матеріалів збільшує механічні можливості модуля структурної механіки і модуля МЕМС з нелінійними моделями матеріалів, включаючи великі можливості пластичної деформації.

Модуль геомеханіки є доповненням до модулю структурної механіки і використовується для аналізу в геотехнічних додатках, таких як тунелі, розкопки, стійкость схилів і підпірних споруд.

Модуль виснаженості можуть бути використані для аналізу виснаженості різних структур.

Модуль багатотільної динаміки розширює модуль будівельної механіки, який забезпечує розширений набір інструментів для розробки та оптимізації структурних багатотільних систем механіки через аналіз методом скінченних елементів. Модуль може використовуватися для моделювання змішаних систем гнучких і жорстких тіл, де кожне тіло може здійнювати значні обертальні або поступальні переміщення.

Модуль роторної динаміки - це додаток до модуля структурної механіки, який використовується для аналізу впливу латеральних і торсіонних вібрацій обертальних частин.

Модуль акустики використовується для моделювання пристроїв, що породжують, вимірюють і поглинають акустичні хвилі. Область застосування включає колонки, мікрофони, слухові апарати та гідроакустичні прилади тощо. Контроль шуму використоується в конструкції глушника, звукових бар'єрів і побудові акустичних приладів.

Модуль динаміки рідин є платформою для моделювання пристроїв і систем, які включають в себе складні моделі потоку рідини. Як і у випадку з усіма модулями в середовищі comsol, модуль динаміки рідин забезпечує готовий фізичний інтерфейс, налаштований для отримання вхідних даних моделей за допомогою графічного інтерфейсу користувача (GUI), і використання цих матеріалів для розробки рівнянь моделі. Окрім того, цей модуль обладнаний інтерфейсом, що дозволяє моделювати більшість аспектів потоку рідини, зокрема таких, що стискаються, неізотермічних, нен'ютонівських, двофазних і пористих середовищах потоків в ламінарній і турбулентній режимах течіях. Модуль може бути використаний як стандартний інструмент для моделювання обчислювальної гідродинаміки, або у поєднанні з іншими модулями в середовищі comsol multiphysics, де потік рідини має важливе значен��я.

Модуль мікропотоків використовується у моделюванні цифрових мікропотоків, електрокінетиці, магнітокінетиці та струменевих принтерів. 

Цей модуль призначений для інженерів, що хочуть моделювати потік рідини під землею чи іншою пористою поверхнею, а також об'єднати цей потік з іншими явищами, такими як еластичність пор, поширення тепла, хімічні явища та електромагнітні поля. Його можна використовувати для моделювання підземних рік, поширення забруднення крізь ґрунти, транспортування нафти та газу до родовищ і розмивання ґрунту. 

Цей модуль містить інструменти для вивчення механізмів поширення тепла: конвекції, теплопровідності і випромінювання – часто разом з іншими фізичними явищами, такими як структурна механіка, динаміка рідин, електромагнетизм та хімічні реакції.

Модуль прикладних хімічних реацій містить інструменти для моделювання переносу матеріалу і передачі тепла, а також довільну хімічну кінетику у всіх типах навколишнього середовища - гази, рідини, пористі середовища, на поверхнях, а також всередині твердих тіл - або комбінацію з усіх з них.

Модуль дозволяє симулювати поведінку електичного струму в електродах і електролітах батарей і паливних елементів.

Модуль дозволяє інженерам і вченим досліджувати процеси, що призводять до корозії, отримувати уявлення про те, наскільки корозія може утворюватись протягом всього терміну служби конструкції, а також здійснювати профілактичні заходи для зменшення електрохімічної корозії з метою захисту конструкцій.

Модуль електрохімії включає в себе такі можливості, як моделювання електрохімічних механізмів реакції, перенесення маси і розподіл щільності струму, дозволяє ефективно моделювання для додатків, включаючи електроліз, електродіаліз, електроаналіз, електрохімічні датчики та біоелектрохімію.

Модуль оптимізації є додатковим пакетом, якиз може бути використаний в поєднанні з будь-яким існуючим COMSOL Multiphysics продуктом з ціллю оптимізації. Це загальний інтерфейс, що може бути використаний для визначення цільових функцій, визначення проектних змінних і налаштування обмежень.

Для використання доступна бібліотека матеріалів, що містить дані для 2500 матеріалів - в тому числі елементів, мінералів, металевих сплавів, теплоізоляційних матеріалів, напівпровідників і п'єзоелектричних матеріалів.

Модуль розширює функціональні можливості середовища COMSOL для обчислення траєкторії частинок в рідині або електромагнітному полі, в тому числі середовища частинка-частинка, рідина-частинка і частинка-поле.

• Advanced Simulation Library^[3]
• CLAWPACK^[4]
• Code Saturne (GPL)
• deal.II^[5]
• FEATool Multiphysics^[6]
• Gerris Flow Solver^[7]
• OpenFVM^[8]
• Palabos Flow Solver^[9]
• SU2 code (LGPL)^[10]
• ElmerFEM^[11]

• Abaqus FEA
• Altair Engineering Acusolve
• ADINA CFD
• ANSYS CFX
• ANSYS Fluent
• AVL FIRE
• Azore^[12]
• Nogrid points
• NUMECA
• Pumplinx
• STAR-CCM+
• KIVA (software)
• RELAP5-3D
• PowerFlow
• PZFlex
• FOAMpro
• iconCFD
• Cradle^[13]
• Cradle scSTREAM^[14]
• Cradle Heat Designer^[15]

• Finite element method
• Multiphysics

• Офіційний сайт