Создание инновационных продуктов от стадии концептуального проектирования до реализации часто становится не просто сложной задачей, но и серьезным вызовом для команды разработки. Численное моделирование с использованием CAE-продуктов помогает находить решения, удовлетворяющие как запросам бизнеса, так и требованиям конкретной инженерной задачи. Это позволяет нивелировать риски на производстве или, к примеру, обеспечивать эффективность и безопасность фармацевтических препаратов. Ноу-хау разработки появляются благодаря точному описанию и анализу физических эффектов, которые лежат в основе той или иной системы. С помощью мультифизического моделирования инженеры могут визуализировать любые реалистичные комплексные задачи. Точные численные модели уменьшают потребность в физических прототипах, а для того, чтобы пользователи по всему миру могли проводить виртуальные испытания создаются специализированные приложения для моделирования с кастомизированными пользовательскими интерфейсами.
- Где применяют мультифизическое численное моделирование
- Новые возможности современного ПО для мультифизического моделирования
- Система администрирования моделей для организованного хранения данных, контроля версий и эффективной совместной работы
- Модуль «Оценка неопределенности» расширяет возможности для анализа чувствительности и надежности
- Повышение производительности и расширение возможностей моделирования в COMSOL Multiphysics 6.0
- Совместимость
Где применяют мультифизическое численное моделирование
Мультифизическое моделирование — важный и гибкий инструмент для практически любой области науки и техники. Вот лишь несколько примеров:
- Благодаря мультифизическому моделированию инженеры могут решать исследовательские задачи, которые ранее были чересчур сложными или обходились слишком дорого. Высокоточные расчеты используются при разработке термоядерного синтеза c магнитным удержанием плазмы в токамаке.
- Мультифизическое моделирование позволяет компаниям по всему миру производить инновационные продукты будущего, спасать жизни и защищать экономику от фальшивых купюр. Физики из консалтинговой инженерной компании создали датчики для высокопроизводительных систем обработки банкнот, через которые за день проходят миллионы купюр.
- Инструменты мультифизического моделирования незаменимы для компаний, производящих электромобили и компоненты для сетей 5G, а также крупных научных групп в тех сложных и уникальных технологических задачах, которые они решают. Компания-производитель электромобилей благодаря мультифизическому моделированию в пять раз снизила число итераций в разработке одного из своих двигателей. Еще одна производственная компания разрабатывает специализированные высокоскоростные разъемы для радиочастотных прикладных задач.
- С помощью мультифизического моделирования оптимизируют конструкции, соединяющие бесчисленное множество компонентов. Группа ученых, работающих на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, разработала устройство защиты от отказов, которое помогает избежать дорогостоящего простоя систем охлаждения коллайдера.
- Медикам-исследователям CAE-софт позволил усовершенствовать технику офтальмологических операций. Швейцарская медицинская компания разработала численную модель человеческого глаза, учитывающую механические и оптические свойства этого важного органа. Сотрудники компании на основе этой модели оптимизировала хирургические методики для пациентов с пресбиопией, старческим нарушением зрения, при котором сложно различать близко расположенные объекты.
Во всех этих случаях численное моделирование открыло новые перспективы, помогло проверить и оптимизировать конструкции с минимальными временными и материальными затратами. Техническим компаниям, стремящимся стать лидерами в разработке и в производстве, нужно пользоваться такими инструментами, чтобы получать конкурентные преимущества на быстро меняющихся рынках.
 |
 |
Новые возможности современного ПО для мультифизического моделирования
Одним из разработчиков такого ПО является компания COMSOL. Компания создала COMSOL Multiphysics® — универсальную среду численного моделирования для любых направлений проектирования, производства и научных исследований. С ее помощью можно анализировать физические процессы как в связке друг с другом, так и по отдельности, создавать и администрировать модели и приложения с помощью дружественного пользователю интерфейса.
Модули расширения содержат специальные функции для моделирования электромагнитных и акустических полей, расчета напряженно-деформированного состояния твердых тел, численного анализа гидродинамических, теплообменных и химических процессов.
В 2021 году на рынок вышла новая версия COMSOL Multiphysics® 6.0. В новой версии, помимо уже существующих более 50 модулей, охватывающих почти все направления численного моделирования, представлена система администрирования моделей. Эта система позволяет эффективно управлять совместной работой над моделями и приложениями, контроля их версий и других данных. Также в версию добавлен новый модуль «Оценка неопределенности». Это многоцелевой модуль расширения COMSOL Multiphysics, который позволяет проводить количественную оценку неопределенности с помощью статистических методов. Помимо этого, в новой версии существенно улучшена работа решателей, за счет чего удается добиться десятикратного сокращения времени решения задач теплообмена излучением и нелинейного прочностного анализа. COMSOL Multiphysics 6.0 позволит инженерам, исследовательским группам и организациям еще больше ускорить рабочие процессы проектирования и разработки инновационных продуктов.
Система администрирования моделей для организованного хранения данных, контроля версий и эффективной совместной работы
Система администрирования моделей интегрирована в пользовательский интерфейс COMSOL Multiphysics и обеспечивает управление данными, контроль версий моделей и приложений, отслеживание изменений, а также содержит инструменты для поиска данных в моделях, CAD-файлах и других связанных внешних файлах. Это удобная среда, позволяющая организовать взаимодействие участников рабочей группы как внутри одной организации, так и при совместной работе нескольких коллективов, чтобы обеспечить все условия для продуктивной разработки инновационных решений. Эффективные методы хранения данных, отслеживающие и сохраняющие внесенные пользователями изменения, а также простая настройка совместной работы нескольких отделов для параллельной разработки моделей, оптимизируют рабочий процесс в большой организации.
«Система администрирования моделей расширяет передовые возможности мультифизического моделирования и полностью соответствует нашей стратегии по превращению COMSOL Multiphysics в основной инструмент демократизации численного моделирования на рынке CAE», — говорит Сванте Литтмарк, генеральный директор и президент COMSOL. «Теперь мы дополнили наши революционные инструменты численного моделирования — среду разработки моделей и среду разработки приложений — системой администрирования моделей, обеспечивающей контроль над разработкой моделей и управление данными. Комбинация этих функциональных возможностей будет способствовать сотрудничеству между участниками рабочих групп, сотрудниками подразделений и предприятий, и даже между странами. Это неизбежно приведет к оптимизации технологических и производственных процессов, поскольку все ресурсы организации будут задействованы максимально эффективно».
В рамках плавающей сетевой лицензии (FNL) сотрудники компании имеют доступ к централизованной системе администрирования моделей как внутри сетевой инфраструктуры компании, так и за ее пределами, что обеспечивает самые широкие возможности для совместной работы. Кроме того, эти возможности открыты и для сотрудников, работающих удаленно, в том числе в других странах. Стоит отметить, что локальная версия системы администрирования моделей включена во все типы лицензий, в том числе несетевые. Таким образом, каждый индивидуальный пользователь может воспользоваться средой для организованного хранения моделей и отслеживания изменений в файлах в процессе работы над своими проектами.
Модуль «Оценка неопределенности» расширяет возможности для анализа чувствительности и надежности
Система администрирования моделей открывает новые возможности в области инженерного проектирования и управления, а новый модуль «Оценка неопределенности» позволяет создавать более полные, точные и эффективные мультифизические модели. Реализованные в модуле статистические методики анализа надежности помогут проанализировать влияние производственных допусков на рабочие характеристики конечного продукта и его работоспособность. Подобный анализ избавит от лишних операций и покажет наличие слабых мест в проектируемом устройстве. Анализ чувствительности позволяет выявить наиболее важные параметры модели. С его помощью можно проверить корректность основных предположений и допущений, использованных при создании модели. Например, закон распространения неопределенностей дает возможность задать распределение вероятности для значений выходных параметров модели.
«Отличительной особенностью и преимуществом инструментов модуля «Оценка неопределенности» является их применимость к любым моделям физических процессов, представленным в COMSOL Multiphysics», — говорит Якоб Истрем, технический директор COMSOL по численным методам. «Область применения этих инструментов не ограничена, скажем, только задачами прочностного анализа. Вы можете анализировать неопределенность при решении задач акустики, гидродинамики, электромагнетизма и других, в том числе сопряженных мультифизических задач, что делает инструменты нового модуля универсальными и очень мощными».
Повышение производительности и расширение возможностей моделирования в COMSOL Multiphysics 6.0
В новой версии среда численного моделирования COMSOL Multiphysics 6.0 и ее модули расширения получили важные обновления. В их числе десятикратное сокращение времени решения некоторых задач и уменьшение используемого объема оперативной памяти. Усовершенствованные инструменты позволяют повысить эффективность моделирования электромагнитных полей при проектировании печатных плат, а также добавляют возможность моделирования гидродинамического шума.
Совместимость
COMSOL Multiphysics®, COMSOL Server™ и COMSOL Compiler™ поддерживают работу в операционных системах Windows®, Linux® и macOS, в том числе на процессорах Apple M1.
Страница продуктов компании COMSOL: http://soft.softline.ru/comsol-inc
