
COMSOL Multiphysics起源于MATLAB的Toolbox,最初命名为Toolbox 1.0。后来改名为Femlab 1.0(FEM为有限元,LAB是取自于Matlab),这个名字也一直沿用到Femlab3.1。从2003年3.2a版本开始,正式命名为COMSOL Multiphysics。
从3.2a的版本开始,正式命名为COMSOL Multiphysics,因为COMSOL公司除了Femlab外又推出了COMSOL Script和COMSOL Reaction Engineering等一系列相关软件。这两款软件也相当于Femlab的工具箱,也是为了满足科研人员更高的要求。如在COMSOL Script中,你可以自己编程得到自己想要的模型并求解;你也可以通过编程在COMSOL Multiphysics基础上开发新的适用本专业的软件,也就是一个二次开发工具。所以COMSOL只是个公司名,软件名应该是COMSOL Multiphysics,但由于现在大家都习惯了,也就不再计较这些了。
Multiphysics翻译为多物理场,因此这个软件的优势就在于多物理场耦合方面。多物理场的本质就是偏微分方程组(PDEs),所以只要是可以用偏微分方程组描述的物理现像,COMSOL Multiphysics都能够很好的计算、模拟、仿真。
2006年COMSOL Multiphysics再次被NASA技术杂志选为"本年度最佳上榜产品",NASA技术杂志主编点评到,"当选为 NASA科学家所选出的年度最佳CAE产品的优胜者,表明COMSOL Multiphysics是对工程领域最有价值和意义的产品。"
COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算,被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。模拟科学和工程领域的各种物理过程,COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。
COMSOL Multiphysics是以有限元法为基础,通过求解偏微分方程(单场)或偏微分方程组(多场)来实现真实物理现象的仿真,被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。用数学方法求解真实世界的物理现象,COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。目前已经在声学、生物科学、化学反应、弥散、电磁学、流体动力学、燃料电池、地球科学、热传导、微系统、微波工程、光学、光子学、多孔介质、量子力学、射频、半导体、结构力学、传动现象、波的传播等领域得到了广泛的应用。
大量预定义的物理应用模式,范围涵盖从流体流动、热传导、到结构力学、电磁分析等多种物理场,用户可以快速的建立模型。COMSOL中定义模型非常灵活,材料属性、源项、以及边界条件等可以是常数、任意变量的函数、逻辑表达式、或者直接是一个代表实测数据的插值函数等。
预定义的多物理场应用模式, 能够解决许多常见的物理问题。同时,用户也可以自主选择需要的物理场并定义他们之间的相互关系。当然,用户也可以输入自己的偏微分方程(PDEs),并指定它与其它方程或物理之间的关系。
COMSOL Multiphysics力图满足用户仿真模拟的所有需求,成为用户的首选仿真工具。它具有用途广泛、灵活、易用的特性,比其它有限元分析软件强大之处在于,利用附加的功能模块,软件功能可以很容易进行扩展。
不论哪种技术,传递热量主要是传导和辐射,所谓新的半导体加热是利用了半导体具有的特殊导电特性,如PTC元件,当温度变化阻值跟着变化,最终得到一个具有恒温的特性。其热传递也是通过散热等传递出来,还有半导体制冷片,是在电极间产生温差,通电后是把冷端或热端端面通过散热片传导到环境中一边制冷一边制热。Airpak是面向工程师、建筑师和设计师的专业应用于HVAC领域的软件。它可以准确地模拟通风系统的空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度等问题。Airpak的使用能够提高设计手段、减少设计风险、降低成本。Airpak软件的应用领域包括建筑、汽车、楼房、化学、环境、HVAC、加工、采矿、造纸、石油、制药、电站、打印、半导体、通讯、运输等行业。目前Airpak已在如下方面的设计得到了应用:住宅通风、排烟罩设计、电讯室设计、净化间设计、污染控制、工业空调、工业通风、工业卫生、职业健康和保险、建筑外部绕流、运输通风、矿井通风、烟火管理、教育设施、医疗设施、动植物生存环境、厨房通风、餐厅和酒吧、电站通风、封闭车辆设施、体育场、竞技场、总装厂房等。
Airpak软件的特点
建模快速
Airpak是基于“object”的建模方式,这些“object”包括房间、人体、块、风扇、通风孔、墙壁、隔板、热负荷源、阻尼板(块)、排烟罩等模型。另外,Airpak还提供了各式各样的diffuser模型,以及用于计算大气边界层的模型。Airpak同时还提供了与CAD软件的接口,可以通过IGES和DXF格式导入CAD软件的几何。
自动的网格划分功能
Airpak具有自动化的非结构化、结构化网格生成能力。支持四面体、六面体以及混合网格,因而可以在模型上生成高质量的网格。Airpak还提供了强大的网格检查功能,可以检查出质量较差(长细比、扭曲率、体积)的网格。另外,网格疏密可以由用户自行控制,如果需要对某个特征实体加密网格,局部加密不会影响到其它对象。
非结构化的网格技术——可以逼近各种形状复杂的几何,大大减少网 格数目,提高模型精度
四面体网格——用来模拟形状极其复杂的形状,从而保证求解精度
广泛的模型能力
强迫对流、自然对流和混合对流模型
热传导模型、流体与固体耦合传热模型、热辐射模型
层流、湍流,稳态及瞬态问题
强大的解算功能
求解器----FLUENT,全球最强大的CFD(计算流体动力学)求解器
有限体积方法(Finite Volume Method), 结构化与非结构化网格的求解器
并行算法,能够实现UNIX或NT的网络并行
强大的可视化后置处理
面向对象的、完全集成的后置处理环境
可视化速度矢量图、温度(湿度、压力、浓度)等值面云图、粒子轨迹图、切面云图、点示踪图等
图片可以通过以下格式输出到文件:Postscripts, PPM, TIFF, GIF, JPEG和RGB格式
动画可以存成AVI, MPEG, GIF等格式的多媒体文件
强大的报告和可视化工具
Airpak提供了强大的数值报告,可以模拟不同空调系统送风气流组织形式下室内的温度场、湿度场、速度场、空气龄场、污染物浓度场、PMV场 、PPD场等,以对房间的气流组织、热舒适性和室内空气品质(IAQ)进行全面综合评价。使您更方便地理解和比较分析结果。您可以看到速度矢量、云图和粒子流线动画等。它可以实时描绘出气流运动情况。
设计性能评估
后处理还包括产品设计性能的评估,气流、温度、湿度分布、舒适度、压力等参数。
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