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软件介绍Comsol的优缺点

一、 Comsol——特立独行的多物理场仿真工具

        说它特立独行,因为它的确和大部分从力学仿真出发的有限元软件有很大不同。如果你学习过ANSYS,那你大概率能够很快上手Abaqus,反之亦然。但是在你上手Comsol的时候可能还是会遇到一点困惑。而当你终于入门以后,又会觉得它软件内部的逻辑相当一致且漂亮。

        首先第一点,Comsol在一个界面下实现了所有的物理场、以及从建模 到仿真到后处理乃至优化的全部流程。

        不管是ANSYS、达索还是Altair,这些仿真软件的巨头们都是靠自研+收购成为巨头的。所以不同的物理场、甚至同一个物理场工作流程中不同的步骤都要由不同的工具来做。比如ANSYS的SCDM、Mesh然后接Mechanical或者Fluent,再比如Altair前处理用Hypermesh,OptiStruct求解结束后又有HyperView专门做后处理。不同物理场之间的耦合就要通过软件之间的接口 沟通不同的软件、不同的网格来完成。

图1 workbench界面

        但Comsol不一样,它支持的所有物理场全都集合在同一个界面下,可以使用同一套网格,同一种操作逻辑,来完成结构、流体、电磁、热分析等各类不同的仿真问题。一排Ribbon界面,从几何-材料-物理场到求解和后处理,GUI全搞定。

图2 comsol GUI

        它的好处和坏处都不言而喻。首先坏处是,每一个功能都很难做到最优。毕竟人家ANSYS发动“钞能力”的时候,是几乎都盯着市场上能买到的最好的软件工具下手的。几何清理方面Comsol不可能是SCDM的对手;网格划分上也不可能比得过Hypermesh;非线性求解和力学的本构关系上拼不过Abaqus;至于流体,Comsol的流体直接用的有限元法,甚至没有使用有限体积法,就别提和Fluent比精度了。

        但……所有功能都拿市面上最好的工具这么比,也着实有点欺负它。坦率的讲,Comsol每个模块的功能其实都挺强大的。

        至于这么做的优点,那可就厉害了。因为所有的物理场都在同一个界面、同一个求解器里完成,所以除了Comsol官方给出的各类多物理场耦合接口外,它还可以非常轻松的完成其他各种复杂的乃至匪夷所思的多物理场耦合操作。所有的材料参数都可以自由地被定义为任意物理量的函数,比如可以随温度变化、随应力变化等等。

        Comsol软件的第二个显著特点是,它是唯一一款将偏微分方程和边界条件的数学表达式写在界面上的软件工具。

图3 comsol高马赫数喷射器

        这一点让许多初学者和基础不牢的工程师们望而却步,但实际上这却极大地提高Comsol软件的可理解性和可用性。Comsol

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