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5.3 版本在模型建立器中引入了App 開發器中的模型方法(Model Method)等一系列功能,對於所有COMSOL Multiphysics® 用戶,都可以利用這一新增功能,對任意類型的建模任務實現自動操作。請閱讀以下內容,進一步了解 COMSOL Desktop® 的新增功能及其他更新。

 

性能改進

新版本中實現了多項性能優化,主要涉及含有大量幾何特徵或大量幾何實體的大型模型。載入這些模型時,新版本的速度提高了數倍,例如在涉及選擇區清單(Selection List)視窗中的選擇時,速度最多可以提高15倍。在模型建立器樹的節點間切換的速度也快了許多。有關更多詳細資訊,請參見主要新增功能的頁面介紹。

 

模型方法

方法支援您使用App 開發器及其方法編輯器在專門的應用中執行複雜的操作。此版本新增了模型方法功能,現在模型建立器中也可以使用方法了,通過功能區上新增的開發者(Developer)分頁可以存取此項功能。使用模型方法後,您可以對正處理的模型直接執行複雜操作,如根據文件檔中的數據設置幾何序列、基於特定準則更改求解器設置或創建樣版繪圖組。

 

從開發者分頁上選擇模型方法功能後,用戶就可以在App 開發器的方法編輯器中創建和編輯方法。這時,您可以存取對您編寫方法程式碼有幫助的功能,如使用 Ctrl+空格 鍵以及錄製程式碼功能來完成程式碼。您還可以使用斷點來調試方法。從開發者 分頁運行方法將直接更新“模型建立器”中的模型。由於模型方法需要使用App開發器,因此只能在 Windows® 操作系統中創建,但可以運行在任何平台上。

A screenshot of the new Developer tab in the COMSOL Multiphysics ribbon.

功能區中新增的開發者分頁,您可以在其中創建、錄製和運行模型方法

 

 

 

 

Linux® macOS 中運行模型方法

儘管您尚不能在Linux® macOS 版的 COMSOL Multiphysics® 中創建或編輯模型方法,但現在可以 在這些平台上運行現有的模型方法,新版本中支援從工具欄選單中運行模型方法。

圖形視窗工具欄中的單擊和隱藏

 

選擇區清單的改進

新版本中增加了以下兩個切換按鈕,使選擇區清單視窗中的處理更輕鬆:僅列出選定項(Only List Selected)和僅列出可見項(Only List Visible)。前者過濾選擇列表後僅顯示選定的實體,後者則僅顯示可見的實體。另外,選定實體的標識符後會顯示文字字串“(選定)”,這是對前幾版軟體中隱藏實體標識符後顯示文字“(隱藏)”的一個補充。

A screenshot of the Selection List window featuring the new (selected) label.

此圖顯示包含新增 選定Selected)標籤的選擇區清單視窗

A screenshot of the Selection List window where only selected items are shown.

此圖顯示的方案與左圖相同,不過啟用了僅列出選定項特徵,因此僅顯示選定項

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

移除了對 COMSOL Multiphysics® 3.5a 版本中儲存模型的支援

COMSOL Multiphysics® 5.3 版本不再支援打開 3.5a 版本中儲存的模型,不過仍支援 COMSOL Multiphysics® 4.0 及更高版本中儲存的模型。

 

儲存和載入MPH檔案的速度更快

新版本中開發了求解結果數據的二進制儲存,在建模過程中和MPH檔案中,動態解數據的儲存方法與之前版本不同,因而帶來了更快的載入和儲存 MPH檔案速度。現在,當 MPH檔案打開時會讀取有限的解數據,而動態數據只在請求時讀取。在儲存MPH檔案時,動態數據已寫入檔案,因此可以將該數據從回復(Recovery)或暫存檔(Temporary Files)目錄中複製到相關的MPH檔案中。

 

物理符號的功能得到增強

用戶在新版本中可以更好地控制圖形視窗中顯示在幾何上的物理符號,可以在各物理場介面的設定視窗中以及物理場節點下各個特徵的設置中切換這些選項的開和關。

 

Top: A screenshot showing the Physics Symbols option for Solid Mechanics. Bottom: A screenshot showing the Physics Symbols option for Point Load.

圖形視窗中模型設置上物理符號的顯示切換。您可以在主節點(例如,固體力學)的設定視窗中選擇啟用物理符號(上圖),也可以在單個特徵(例如,點載荷)的設定視窗中進行選擇(下圖)

使用邊界元素法模擬偏微分方程

COMSOL Multiphysics® 5.3 版本基於邊界元素法 (BEM) 提供了兩個新的物理場介面和一個新的數學介面。AC/DC 模組中包含新的靜電,邊界元素介面,腐蝕模組和電沉積模組包含新的電流分佈,邊界元素介面。在COMSOL Multiphysics® 主程式中,數學分支已擴展為包含有關二維和三維模型的新的偏微分方程,邊界元素介面。此新介面用於在有限建模區域和無限建模區域求解拉普拉斯方程。

 

邊界元素法 vs. 有限元素法

基於BEM的物理場介面與基於FEM的物理場介面的不同之處在於,基於BEM的物理場介面僅在模擬區域的邊界上(在二維中為曲線,三維中為表面)使用網格單元。使用BEM的物理場介面適用於模擬三類體積區域:域、有限空區域和無限空區域。有限空區域和無限空區域的體物件上不會生成網格,網格生成器僅會在這些區域相鄰處生成邊界元素。而對於BEM,儘管此方法僅使用包含體積網格的域的邊界元素,但它還能用於模擬這些域。另一方面,使用FEM的物理場介面只適用於模擬域,而不適用於模擬有限空區域和無限空區域。

 

基於FEM的物理場介面中產生稀疏系統矩陣,作為求解過程的一部分,而基於BEM的物理場介面則完全不同,這些介面會產生填充矩陣或密集矩陣。這意味著,儘管在模擬同一域和物理場時,使用BEM所需的自由度要少於使用FEM所需的自由度,但使用BEM 時的記憶體需求要多於FEM,因為幾何復雜度提高了,且元素數增加了。這是通過迭代求解器和遠場近似的結合使用來管理的,由此避免了顯式構造大型矩陣。使用BEM的物理場介面的默認設置是相應的迭代求解器和遠場近似的結合使用。不過,在這些介面中還可以選擇使用直接求解器和非遠場近似的選項。

 

COMSOL Multiphysics® 軟體還支援使用基於BEMFEM的物理場介面來模擬包含體積網格的同一區域或域的情況。由此產生一個混合公式,在部分模型可能包含涉及非線性、異向性或空間變化的複雜材料屬性且只能使用FEM公式進行模擬時,這樣的結合非常有用。這是因為基於BEM的物理場介面要求材料屬性為等向性且在每個域內、有限空區域或無限空區域內保持恆定,而材料屬性無法為非線性。

 

有關在AC/DC 模組中使用靜電,邊界元素介面的案例,請搜尋以下“案例庫”路徑:

ACDC_Module/Capacitive_Devices/capacitor_tunable

ACDC_Module/Tutorials/capacitive_position_sensor_bem

 

有關在腐蝕模組中使用靜電,邊界元素介面的案例,請搜尋以下“案例庫”路徑:

Corrosion_Module/Cathodic_Protection/multiple_oil_platforms

An oil rig modeled using BEM in COMSOL Multiphysics version 5.3, with an overlay that shows a zoomed-in view of the sacrificial anodes.

使用邊界元素法 (BEM) 模擬的海水石油鑽塔的靜電屬性。諸如尺寸、零件數和幾何的常規複雜度以及鑽塔所在的無限區域,這些參數都使這樣一個示例優先選用BEM進行建模。重疊部分是石油鑽塔的部分放大,顯示了諸如犧牲陽極(大型鑽塔結構旁的細桿)等更詳細的部分