Comsol Multiphysics Version 5.6 bietet schnellere und speicherschonendere Löser, effiziente Handhabung von CAD-Baugruppen, Clip-Ebenen, Layout-Templates für die Erstellung von Apps und vier neue Produkte: Das Fuel Cell & Electrolyzer Module, den LiveLink for Simulink, das Polymer Flow Module und das Liquid & Gas Properties Module.

Comsol, Anbieter von Softwarelösungen für Multiphysik-Modellierung, Simulation und App-Design und -Bereitstellung, hat Version 5.6 der Comsol Multiphysics-Software veröffentlicht. Die neue Version bietet schnellere und speicherschonendere Löser für Multicore- und Cluster-Berechnungen, eine effizientere Handhabung von CAD-Baugruppen und App-Layout-Templates. Eine Reihe von neuen Grafikfunktionen – darunter Clip-Ebenen, realistischer Materialdarstellung und partieller Transparenz – bieten eine verbesserte Visualisierung der Simulationsergebnisse. Vier neue Produkte erweitern die Fähigkeiten von Comsol Multiphysics für die Modellierung von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren, Polymerströmung, Steuersystemen und hochpräzisen Fluidmodellen.

Schnellere und speichereffizientere Löser

Die Leistung der Löser wurde in Version 5.6 zum Vorteil der Comsol-Anwender, die mit grossen Modellen mit Millionen von Freiheitsgraden arbeiten, stark verbessert. «In Version 5.6 haben wir allgemeine Verbesserungen sowohl an den algebraischen Mehrgitter- als auch an den Domänenzerlegungslöser-Technologien vorgenommen. Diese Verbesserungen kommen den meisten Modellen zugute, die diese Löser verwenden, was zu Leistungsverbesserungen von bis zu 30% führt. Bei der Verwendung von Clustern sind die Verbesserungen noch ausgeprägter, so dass sowohl bei der CPU-Zeit als auch beim Speicherbedarf Verbesserungen im Bereich von 20-50 % erzielt werden konnten. Für CFD haben wir den gekoppelten Geschwindigkeit-Druck-Vorkonditionierer verbessert und auch einen ganz neuen Vorkonditionierer hinzugefügt, der die Aktualisierungen dieser Variablen entkoppelt. Mit all diesen Verbesserungen können die Verbesserungen der CPU-Zeit bei zeitabhängiger CFD sogar mehr als 50 % betragen», sagte Jacob Yström, Technologiemanager für numerische Analyse bei Comsol. Bestimmte Klassen der viskoelastischen Strukturanalyse sind jetzt mehr als 10 Mal schneller. Eine neue Formulierung der Randelementmethode ermöglicht Analysen von Akustikmodellen, die bis zu einer Grössenordnung grösser sind als frühere Versionen. Diese Art der Analyse ist in der Automobil- und Sonarforschung und -entwicklung nützlich.

Schnittebenen, verbesserte Handhabung von CAD-Baugruppen und App-Templates

Clip-Ebenen ermöglichen die einfache Auswahl von Rändern und Gebieten innerhalb komplexer CAD-Modelle. Zu den weiteren Neuerungen im Grafikbereich gehören Visualisierungen, die teilweise opak und teilweise transparent sind, sowie die Möglichkeit, importierte Bilder für die Visualisierung zu nutzen. Material-Rendering von z.B. Metallen kann mit Ergebnisvisualisierungen gemischt werden und Umgebungsreflexionen haben, die realer aussehen. Die Handhabung grösserer CAD-Baugruppen wurde durch robustere Solidoperationen und leichtere Erkennung von Lücken und Überlappungen in Baugruppen verbessert. Im Application Builder bieten neue App-Templates eine schnelle und intuitive Möglichkeit, organisierte Benutzeroberflächen für Simulations-Apps zu erstellen.

Neue Produkte für Brennstoffzellen & Elektrolyse, Polymerströmung, Regelsysteme und Fluideigenschaften

Vier neue Produkte erweitern die Einsatzmöglichkeiten von Comsol Multiphysics, darunter die Modellierung von Brennstoffzellen und Elektrolysen, Polymerströmung, Regelsystemen und Fluideigenschaften.

Das Fuel Cell & Electrolyzer Module bietet Ingenieuren in der Wasserstofftechnologie neue Funktionen zur Untersuchung der Umwandlung und Speicherung von elektrischer Energie. «Wir sehen einen wichtigen aufstrebenden Markt in der Wasserstoffwirtschaft, aber auch im Verständnis und in der Optimierung bestehender Elektrolyse-Prozesse. Mit diesem neuen Produkt können wir Anwendern in der Automobilindustrie, im Bereich der erneuerbaren Energien, in der Wasserstofftechnologie und in der elektrochemischen Prozessindustrie modernste Modellierungs- und Simulationswerkzeuge zur Verfügung stellen», sagte Henrik Ekström, Technologiemanager für elektrochemische Produkte bei Comsol.

In der Version 5.6 wurde das Batteries & Fuel Cells Module umbenannt zu Battery Design Module, wobei die gesamte Funktionalität beibehalten wurde. Anwender, die das Batteries & Fuel Cells Module unter aktiver Subskription haben, erhalten das Battery Design Module als Teil des Upgrades auf Version 5.6.
Das Polymer Flow Module kann verwendet werden, um Prozesse mit viskoelastischen und allgemeinen nicht-newtonschen Fluiden zu designen und zu optimieren, was in Branchen wie Polymer-, Lebensmittel-, Pharma-, Kosmetik-, Haushalts- und Feinchemikalienindustrie von Vorteil ist. Zusätzlich zu den fortschrittlichen Rheologiemodellen bietet das Modul auch Funktionen zum Tracking freier Oberflächen mittels Zweiphasenströmung.

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Das Liquid & Gas Properties Module kann zur Berechnung der Eigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten und Mischungen verwendet werden, wodurch genauere Simulationen in den Bereichen Akustik, CFD und Wärmetransport ermöglicht werden.

Ingenieure können das Produkt LiveLink for Simulink für das Regelungsdesign und die Kosimulation von Comsol Multiphysics-Modellen in Simulink-Modellen verwenden. Simulink ist ein Produkt von The MathWorks, Inc.

Laminierte Eisenkerne, parasitäre Induktivität, schnelle Port-Sweeps und Strahlstreuung

Das AC/DC Module umfasst eine erweiterte Materialbibliothek mit 322 neuen magnetischen Materialien von Bomatec. Die Materialdaten enthalten verschiedene Arten von Dauermagneten, wie NdFeB, SmCo und AlNiCo, deren Eigenschaften von der Temperatur und dem elektromagnetischen Feld abhängen. Die neue Version des AC/DC Module bietet auch spezialisierte Werkzeuge für die Extraktion parasitärer Induktivität mit L-Matrix-Berechnungen, was für das Design von Leiterplatten unerlässlich ist. Neue nichtlineare Materialmodelle sind nützlich für die Modellierung von Verlusten laminierter Eisenkerne in Elektromotoren und Transformatoren.

Das RF Module und das Wave Optics Module bieten eine neue Option für Port-Sweeps, welche schnellere Berechnungen von vollständigen S-Parameter-, Transmissions- und Reflexionskoeffizienten-Matrizen ermöglicht. Für periodische Strukturen innerhalb von Metamaterialien und plasmonischen Bauelementen erleichtert ein neues leistungsstarkes Polarisationsplot-Tool die Auswertung und Visualisierung von transmittierten und reflektierten Wellen erheblich.

Das Ray Optics Module ermöglicht eine schnellere Strahlverfolgung und bietet spezielle Werkzeuge für die Streuung von Oberflächen aufgrund der Oberflächenrauheit und innerhalb volumetrischer Bereiche aufgrund von Rayleigh- und Mie-Streuung an Partikeln.

Transiente Modellierung von Kontakten, Verschleiss und Rissen

Sie können jetzt transiente Stossereignisse in Strukturanalysen simulieren, indem Sie die mechanische Kontaktfunktionalität im Structural Mechanics Module und MEMS Module verwenden. Für Anwender des Structural Mechanics Module enthält die Kontaktanalyse jetzt Funktionen zur Analyse von mechanischem Verschleiss mit dynamischem Materialabtrag. Das Structural Mechanics Module enthält Werkzeuge für die Rissmodellierung, die J-Integral- und Spannungsintensitätsfaktorberechnungen sowie die Rissausbreitung auf der Grundlage einer Phasenfeldmethode ermöglichen. Niederdimensionale Elemente können jetzt innerhalb von Festkörpern platziert werden. Zu den Anwendungen gehört die Modellierung von Bewehrungen für Verankerungen, Bewehrungsstäbe und Drahtnetze.

Im Composite Materials Module wurde die Funktionalität zur Analyse von poroelastischen Effekten erweitert und umfasst nun auch Schalen aus Verbundwerkstoffen. Zu den Anwendungen gehört die Simulation von geschichtetem Boden, Pappe, faserverstärktem Kunststoff, laminierten Platten und Sandwichpaneelen.

Die Reihe der nichtlinearen multiphysikalischen Materialmodelle im MEMS Module umfasst jetzt auch die ferroelektrische Elastizität, die zur Modellierung nichtlinearer Effekte in piezoelektrischen Materialien wie Hysterese und Polarisationssättigung verwendet werden kann. Diese Funktionalität ist auch durch die Kombination des AC/DC Module mit dem Structural Mechanics Module oder dem Acoustics Module verfügbar.

Nichtlineare Akustik, mechanische Ports und vielseitigere Raumakustik-Analyse

Das Acoustics Module kann nun zur Simulation von hochintensivem Ultraschall sowie von Schallverzerrungen in Lautsprechern mobiler Geräte, die durch nichtlineare thermoviskose Effekte verursacht werden, verwendet werden. Neue mechanische Portbedingungen, die im Structural Mechanics Module, Acoustics Module und MEMS Module verfügbar sind, vereinfachen die Analyse von Schwingungspfaden und mechanischen Rückkopplungen bei Anwendungen, die die Ausbreitung elastischer Ultraschallwellen beinhalten, wie z.B. Ultraschallabtastung und zerstörungsfreie Prüfverfahren. Toningenieure werden die neuen Raumakustikmetriken des Acoustics Module zur Verbesserung der Klangqualität von Räumen und Konzertsälen schätzen, einschliesslich Nachhallzeit und Klarheit auf der Grundlage von Strahlenakustiksimulationen.

Nicht-isotherme Mehrphasenströmung, Flachwassergleichungen und Oberflächeneigenschaften für Wärmestrahlung

Das CFD Module bietet neue leistungsstarke Werkzeuge zur Modellierung von Kombinationen aus getrennter und dispergierter Mehrphasenströmung, einschliesslich Unterstützung für kompressible dispergierte Mehrphasenströmung. Ingenieure und Wissenschaftler können nun auf einfache Weise freie Oberflächen in Kombination mit dispergierter Mehrphasenströmung modellieren, um Probleme wie Millionen kleiner Blasen, die durch eine freie Flüssigkeitsoberfläche zerplatzen, zu untersuchen. Ein neues Interface eines nicht-isothermen Mischungsmodells für Mehrphasenströmung kann für Phasenänderungsphänomene wie das Sieden verwendet werden.

Im Porous Media Flow Module und im Heat Transfer Module gibt es ein neues Interface für den Transport in porösen Medien, die es Ihnen ermöglicht, die Zweiphasenströmung des Feuchtigkeitstransports durch Dampfkonvektion und -diffusion gekoppelt mit der Konvektion von flüssigem Wasser und der Kapillarströmung zu modellieren. Das Particle Tracing Module verfügt über neue Funktionen zur Modellierung der Tröpfchenverdampfung, die für das Verständnis der Ausbreitung von Krankheitserregern sowie einer Reihe von industriellen Prozessen wichtig ist.

Simulation der Flachwassergleichungen

Forscher und Ingenieure, die mit hydrologischen Anwendungen arbeiten, werden von der neuen Option zur Simulation der Flachwassergleichungen profitieren, die jetzt im CFD Module verfügbar ist. Die Flachwassergleichungen werden häufig in ozeanographischen und atmosphärischen Anwendungen eingesetzt, um die Auswirkungen von Tsunamis, Umweltverschmutzungen, Küstenerosion, Abschmelzen der Polkappen und mehr vorherzusagen.
Im Heat Transfer Module können Sie mit der neuen Funktionalität für Oberflächen-zu-Oberflächen-Strahlung Oberflächeneigenschaften definieren, die empfindlich auf die Richtung der Wärmestrahlung reagieren, z.B. bei Anwendungen wie der passiven Kühlung von Sonnenkollektoren. Zur Modellierung von Glasoberflächen als äussere Strahlungsbegrenzungen in den beteiligten Medien können Sie mit der neuen Funktionalität für halbtransparente Oberflächen eine externe Strahlungsintensität angeben und den Teil dieser einfallenden Intensität berücksichtigen, der diffus oder spiegelnd durch die Oberfläche durchgelassen wird.

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Verfügbarkeit

Die Softwareprodukte Comsol Multiphysics, Comsol Server und Comsol Compiler werden auf den folgenden Betriebssystemen unterstützt: Windows, Linux und MacOS. Das Tool Application Builder wird unter dem Betriebssystem Windows unterstützt.