COMSOL Multiphysics 是一款强大的仿真软件，专门用于模拟和优化物理过程。软件采用有限元分析（FEA）技术，使得工程师和科学家能够在多物理场中进行精确计算。用户可以通过其直观的用户界面，轻松定义模型几何形状、物理场设置以及边界条件。
软件提供了广泛的模块和接口，涵盖电磁场、结构力学、流体动力学、声学等多个领域的仿真。这种模块化设计使得用户能够针对特定应用定制仿真环境，从而加快研发周期，优化产品和工艺设计。COMSOL Multiphysics 强调了多物理场耦合的重要性，能够模拟复杂系统中相互作用的物理现象。
该软件不仅支持独立使用，还能与其他CAD软件和技术工具联动，为用户提供了灵活的工作流程。高级的后处理功能确保了用户可以生成详尽的图示和报告，辅助决策过程。COMSOL Multiphysics 成为了在学术研究和工业应用中广泛使用的仿真平台，帮助实现创新设计和科技突破。
操作、序列和选择
核心 COMSOL Multiphysics ® 软件包提供了几何建模工具，用于使用实体、曲面、曲线和布尔运算创建零件。几何形状由操作序列定义，其中每个操作都能够接收输入参数，以便在多物理场模型中轻松编辑和参数研究。几何定义和定义的物理设置之间的连接是完全关联的——几何的更改将自动在整个关联的模型设置中传播相关的更改。
诸如材料域和表面之类的几何实体可以分组为选择，以便随后在物理定义、网格划分和绘图中使用。此外，可以使用一系列操作来创建参数化几何零件，包括其选择，然后可以将其存储在零件库中以便在多个模型中重复使用。
导入、修复、取消功能和虚拟操作
CAD 导入模块和 ECAD 导入模块分别支持将所有标准 CAD 和 ECAD 文件导入 COMSOL Multiphysics ® 。设计模块进一步扩展了 COMSOL Multiphysics ® 中可用的几何操作。 CAD 导入模块和设计模块都提供修复和消除几何特征的功能。表面网格模型（例如 STL 格式）也可以导入，然后通过 COMSOL Multiphysics ® 核心包转换为几何对象。导入操作与几何序列中的任何其他操作类似，可以与选择和关联性一起使用来执行参数和优化研究。
作为 COMSOL ® 软件的去特征和修复功能的替代方案，还支持所谓的虚拟操作，以消除工件对网格的影响，例如细长和小面，这些工件不会添加以保证模拟的准确性。与破坏相反，虚拟操作不会改变几何体的曲率或保真度，同时产生更清晰的网格。
用于基于物理的建模的预定义接口和功能
COMSOL ® 软件包含预定义的物理场接口，用于对各种物理现象进行建模，包括许多常见的多物理场耦合。每个物理接口都提供专用于相关科学或工程领域的特定设置。选择后，软件会建议可用的研究类型，例如瞬态或静态求解器。一旦选择，就会对数学模型、求解器序列、可视化和结果设置进行适当的数值离散化。当然，所有设置都可以编辑以供用户操作。
COMSOL Multiphysics ® 平台预装了大量核心物理接口，适用于固体力学、声学、流体流动、传热、化学物质传递和电磁学等领域。通过使用 COMSOL 产品套件中的附加模块扩展核心包，您可以访问一系列更专业的用户界面，以及适合特定工程领域的建模功能。
通过基于方程的建模实现透明度和灵活性
为了真正对科学和工程研究和创新有用，软件必须允许的不仅仅是硬连线环境。应该可以直接在用户界面中根据数学方程提供和定制您自己的模型定义。 COMSOL Multiphysics ® 软件通过其内置方程解释器提供了这种级别的灵活性，该解释器可以在生成数值模型之前即时解释表达式、方程和其他数学描述。在物理场接口中添加和自定义表达式可以将它们自由地相互耦合以模拟多物理场现象。
定制功能更进一步。通过物理生成器，您还可以使用自己的方程创建新的物理接口，以便在您想要将其包含在未来的模型中或与同事共享时轻松访问和操作。
自动和手动网格划分
为了对模型进行离散化和网格化，COMSOL Multiphysics ® 软件根据您正在研究的物理类型或物理组合使用不同的数值技术。主要的离散化方法是基于有限元的（有关方法的完整列表，请参阅本页的求解器部分）。因此，通用网格划分算法创建具有适当元素类型的网格以匹配相关的数值方法。例如，默认算法可以使用自由四面体网格划分或四面体和边界层网格划分的组合以及元素类型的组合，以提供更快、更准确的结果。
研究或分析类型
当您选择物理场接口时，COMSOL Multiphysics ® 会建议许多不同的研究（分析类型）。例如，对于固体力学分析，该软件建议进行瞬态、稳态或特征频率研究；对于 CFD 问题，该软件仅建议时间相关且平稳的研究。还可以为您执行的任何分析自由选择其他研究类型。研究步骤序列构建了求解过程，以允许您选择要在每个研究步骤中求解的模型变量。任何先前研究步骤的解决方案都可以用作后续研究步骤的输入。
扫描、优化和估计
任何研究步骤都可以通过参数化扫描来运行，参数化扫描可以包括模型中的一个或多个参数，从几何参数到物理定义中的设置。还可以使用不同的材料及其定义的属性以及定义的函数列表来执行扫描。
使用优化模块，您可以基于多物理场模型执行拓扑优化、形状优化或参数估计的优化研究。 COMSOL Multiphysics ® 提供无梯度和基于梯度的优化方法。对于参数估计，可以使用最小二乘公式和一般优化问题公式。还可以使用内置敏感性研究，计算目标函数相对于模型中任何参数的敏感性。
最先进的精确解决方案数值方法
COMSOL Multiphysics ® 软件中的方程解释器为数值引擎提供了最佳的燃料：用于稳态、瞬态、频域和特征频率研究的完全耦合偏微分方程系统。使用有限元法 (FEM) 对空间变量 (x, y, z) 离散化偏微分方程组。对于某些类型的问题，也可以使用边界元法（BEM）来离散空间。对于与空间和时间相关的问题，使用直线法，其中使用 FEM（或 BEM）对空间进行离散化，从而形成 ODE 系统。然后使用高级方法求解这些 ODE，包括用于时间步进的隐式和显式方法。
瞬态和平稳（稳态）问题可以是非线性的，离散化后也形成非线性方程组。 COMSOL Multiphysics ® 中的引擎提供完全耦合的雅可比矩阵，该矩阵是将非线性求解器指向解的指南针。阻尼牛顿法用于求解稳态问题的非线性系统或瞬态问题的时间步长过程。然后，牛顿法使用雅可比矩阵求解一系列线性方程组，以找到非线性系统的解。
对于线性问题（也在非线性求解器的步骤中求解，请参见上文），COMSOL ® 软件提供直接求解器和迭代求解器。直接求解器可用于中小型问题，而迭代求解器可用于较大的线性系统。 COMSOL ® 软件提供了许多带有尖端预处理器的迭代求解器，例如多重网格预处理器。这些预处理器在迭代求解过程中提供了稳健性和速度。
不同的物理场接口还可以为求解器设置提供有关一系列问题的最佳默认设置的建议。这些设置不是硬连线的；您可以直接在用户界面中的每个解算器节点下更改和手动配置解算器设置，以调整特定问题的性能。如果可用，求解器和其他计算密集型算法将完全并行化，以利用多核和集群计算。共享和分布式内存方法均可用于直接求解器和迭代求解器以及大型参数扫描。求解过程的所有步骤都可以利用并行计算。
用于发布就绪建模结果的可视化工具
向世界展示您的成果。 COMSOL Multiphysics ® 拥有强大的可视化和评估工具，以便您能够以有意义且优美的方式呈现您的结果。您可以使用内置工具或通过在软件中输入数学表达式来使用派生物理量扩展可视化效果。因此，您可以在 COMSOL Multiphysics ® 中可视化与仿真结果相关的几乎任何感兴趣的量。
可视化能力
可视化功能包括曲面图、切片图、等值面图、剖切面图、箭头图和流线图，仅举几个绘图类型。一系列数值后处理工具可用于评估表达式，例如积分和导数。您可以计算整个体积、曲面上、沿曲线边缘和点处的任何数量或派生数量的最大值、最小值、平均值和积分值。许多基于物理的模块中也包含了特定于工程和科学某些领域的后处理工具。
使用其他软件导出结果并生成报告
您可以导出数据并通过第三方工具进行处理。数值结果可以导出为 .txt、.dat 和 .csv 格式的文本文件以及非结构化 VTK 格式。利用 LiveLink™ for Excel ® ，可以将结果导出为 Microsoft Excel ® 电子表格软件文件格式 (.xlsx)。图像可以导出为多种常见图像格式，以及用于导出 3D 场景的 glTF™ 文件格式。动画可以 WebM 格式以及动画 GIF、Adobe Flash ® 技术或 AVI 文件导出。总结整个模拟项目的报告可以导出为 HTML（.htm、.html）、Microsoft ® Word ® 文件格式 (.doc) 或 Microsoft ® PowerPoint ® 文件格式 (.pptx)。
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