Seminario: Simulación numérica en Ciencia e Ingeniería. El software COMSOL Multiphysics (Leioa)

INTRODUCCIÓN

La simulación numérica es una herramienta de investigación y desarrollo que permite obtener una solución aproximada a las ecuaciones que gobiernan el comportamiento de fenómenos físicos reales. Dicho de otro modo, permite predecir el estado final o la evolución de un sistema en función de sus condiciones iniciales y de contorno.

La mayoría de los fenómenos físicos (movimiento de fluidos, deformaciones en sólidos, transferencia de calor, electromagnetismo, etc.) están modelizados matemáticamente por sistemas de ecuaciones en derivadas parciales, los cuales no se pueden resolver analíticamente con lápiz y papel. Solamente es posible conseguir soluciones analíticas con versiones simplificadas de las ecuaciones, de los modelos originales y, además, en casos sencillos. Por tanto, el enfoque analítico posee una aplicabilidad considerablemente limitada y generalmente solo tiene interés en la actividad docente y académica.

Sin embargo, gracias al desarrollo de las tecnologías computacionales y los métodos numéricos, es posible resolver de forma aproximada, con fiabilidad y precisión controladas, el conjunto de ecuaciones que modelizan los fenómenos físicos. Por ejemplo, es posible predecir con precisión el campo de velocidades y presiones de un fluido bajo flujos complejos; o las deformaciones y tensiones en cada punto de un sólido, con forma arbitraria y bajo cualquier sistema de cargas. El potencial de la simulación numérica es tal que su uso no se limita al análisis de procesos físicos o dispositivos de ingeniería, sino que también es utilizado en el estudio de fenómenos económicos, biológicos, etc.