COMSOL Multiphysics® versión 5.5 introduce potentes herramientas de modelado geométrico, resolvedores más rápidos, y dos nuevos productos: Metal Processing Module y Porous Media Flow Module.

COMSOL, el proveedor líder de soluciones software para el modelado multifísico, la simulación y el diseño y distribución de aplicaciones, anuncia la última versión de su software COMSOL Multiphysics®. En la versión 5.5, Design Module proporciona una herramienta de dibujo completamente nueva para la creación más fácil y el control paramétrico más versátil de modelos geométricos. Nuevos y actualizados resolvedores aceleran un amplio rango de simulaciones. Dos nuevos productos anexos, el módulo Porous media Flow y el Metal Processing Module, amplían aún más la colección de potentes productos de modelado multifísico.

Potente dibujo paramétrico con dimensiones

Design Module proporciona una nueva herramienta de dibujo que hace muy fácil la asignación de dimensiones y restricciones a dibujos planos para modelos 2D y planos de trabajo 3D. "Hemos integrado cuidadosamente la nueva herramienta de dimensiones y restricciones en el Constructor del Modelo (Model Builder) para que llegue a ser una parte natural del flujo de trabajo de COMSOL Multiphysics", dijo Daniel Bertilsson, director tecnológico para matemátias y ciencia de computadoras en COMSOL. "Las nuevas herramientas de dimensioines y restricciones pueden utilizarse junto con los parámetros del modelo en COMSOL Multiphysics para dirigir la simulación ya sea para una única ejecución, un barrido paramétrico u optimización paramétrica." (En la imagen de cabecera, optimización paramétrica del flujo de fluido en una microválvula utilizando la nueva herramienta de dibujo con funcionalidades de dimensiones y restricciones disponible en Design Module.)

Nueva tecnología de resolvedor para simulaciones acústicas

La tecnología de ultrasonidos se está haciendo crecientemente importante en un amplio rango de aplicaciones que van desde ingeniería de procesos a testeo no destructivo para electrónica de consumo. La nueva funcionalidad basada en el método Galerkin discontínuo de tiempo explícito permite cálculos multinúcleos eficientes de propagación de ultrasonidos en sólidos y fluidos, incluyendo materiales realistas que presenten amortiguamiento y anisotropía. El método también tiene aplicaciones de baja frecuencia, como sismología. Las capacidades multifísicas incluídas pueden combinar fácilmente propagación de ondas elásticas lineales en un sólido y su transición a un fluido como una onda de presión acústica, y otra vez de vuelta. La nueva funcionalidad de onda elástica está disponible para los usuarios de los módulos Structural Mechanics Module, MEMS Module, y Acoustics Module. El acoplamiento acústico fluido-estructura está disponible en Acoustics Module.

Campo de presión del sonido en el interior de un automóvil resuelto con el método de los elementos finitos a 7 kHz utilizando un resolvedor especializado para el análisis de propagación de onda.

Para simulaciones en el dominio de la frecuencia, un resolvedor especializado para análisis de propagación de ondas hace posible manejar mayores frecuencias (longitudes de onda más cortas) utilizando el método de los elementos finitos. El nuevo resolvedor puede ser utilizado para analizar estructuras encerradas como las del interior de una cabina de un coche así como otras simulaciones acústicas.

Introducción al Metal Processing Module

El nuevo módulo Metal Processing Module hace que el análisis de la transformación de fase del metal sea accesible dentro del entorno de COMSOL Multiphysics para aplicaciones como soldadura, tratamiento de calor, y fabricación aditiva de metal. "Metal Processing Module posibilita predecir deformaciones, tensiones y torsiones resultantes de cambios de fase dirigidas por calor deseado o no desado en metales," dijo Mats Danielsson, director técnico de producto de COMSOL. "El módulo puede combinarse con cualquiera de los otros productos de COMSOL para realizar virtualmente cualquier tipo de análisis multifísico que incluya cambios de fase del metal. Vemos a los usuarios combinándolo, por ejemplo, con Heat Transfer Module para la influencia de radiación de calor, con AC/DC Module para endurecimiento por inducción, y Nonlinear Structural Materials Module para análisis predictivo del comportamiento del material."

Tensiones residuales en una rueda dentada después del enfriamiento, calculadas utilizando Metal Processing Module.

Introducción al Porous Media Flow Module

Porous Media Flow Module proporciona a los usuarios, por ejemplo, de industrias de alimentación, farmacéutica y biomédica, un amplio rango de capacidades de análisis de transporte para medios porosos. El nuevo módulo incluye funcionalidad para flujo simple y multifase en medios porosos, secado, y transporte en fracturas. Los modelos de flujo cubren flujo lineal y no lineal en medios saturados y variablemente saturados con opciones especiales para flujos en medios porosos lentos y rápidos. Las capacidades de simulación multifísica son extensas, con funcionalidad que incluye opciones para cálculo de propiedades térmicas efectivas para sistemas multicomponente; poroelasticidad; y transporte de especies químicas en sólidos, líquidos y fases de gas.

Simulación de una tanque de almacenamiento de calor latente de cama empacada, utilizando el nuevo Porous Media Flow Module.

Formas simplificadas y optimización de topología con Optimization Module

Los usuarios que trabajan con análisis mecánico, acústico, electromagnético, calor, fluido, y químico han sido capaces durante muchos años de realizar optimización de formas y topología en COMSOL Multiphysics. Ahora, Optimization Module ofrece una configuración simplificada de optimización de forma con nuevas funcionalidades incluídas como contornos móviles parametrizados por polinomios y soporte interno para optimización del grosor de placas. Una nueva operación de suavizado para optimización de topología asegura salidas geométricas de mayor calidad que pueden ser utilizadas para análisis adicional y fabricación aditiva. COMSOL Multiphysics ahora dispone un soporte general para importación y exportación de los formatos de fabricación aditiva PLY y 3MF, además del formato STL que todavía está disponible.

Optimización de forma de una escuadra de hoja de metal utilizando Optimization Module. La estructura está sujeta a una carga de flexión que resulta en crestas de diseño óptimo.

Análisis de placas no lineales, mecánica de tuberías y análisis de vibración aleatoria

Un amplio rango de opciones de análisis no lineal ahora están disponibles para placas y placas compuestas, incluyendo plasticidad, arrastre, viscoplasticidad, viscoelasticidad, hiperelasticidad, y contacto mecánico. La funcionalidad de modelado del contacto mecánico ha sido ampliada para soportar cualquier combinación de sólidos y placas, incluyendo sólido-placa, placa sólido-compuesto y membrana-placa. Dependiendo del tipo de análisis, estas mejoras estarán disponibles para los usuarios del Structural Mechanics Module, Nonlinear Structural Materials Module, y Composite Materials Module.

Para los usuarios del Structural Mechanics Module, una nueva interfaz de usuarios para mecánica de tuberías proporciona funcionalidad para realizar análisis de tensión de sistemas de tuberías. La nueva funcionalidad puede manejar una variedad de secciones cruzadas de tuberías y puede incluir efectos de cargas externas, presión interna, fuerzas de arrastre axial y gradientes de temperatura a lo largo de la pared de la tubería.

Los usuarios del Structural Mechanics Module ahora pueden realizar análisis de vibración aleatoria para estudiar la respuesta a cargas que están representadas por su densidad espectral de potencia (PSD). Esto permite a los usuarios incluir cargas que son aleatorias en su naturaleza como viento turbulento o vibraciones inducidas por la carretera en un vehículo. Las cargas pueden se completamente correladas, incorreladas o tener una correlación específica dada por el usuario.

Multibody Dynamics Module proporciona nueva funcionalidad para analizar transmisiones de cadenas rígidas y elásticas con generación automática de la gran cantidad de eslabones y uniones necesarias para modelar transmisiones de cadena.

Análisis de transmisión de cadena elástica en Multibody Dynamics Module. Los colores y las flechas muestran la velocidad y la dirección de la velocidad, respectivamente, en la cadena y las ruedas dentadas.

Flujo de Euler compresible y simulaciones de grandes remolinos no isotérmicos

Los usuarios de CFD Module obtendrán nuevas interfaces para flujo de Euler compresible y simulaciones de grandes remolinos no isotérmicos (LES). Además, las interfaces para máquina rotativa ahora soportan los métodos de ajuste de nivel y campo de fase así como Euler–Euler y flujo burbujeante. Heat Transfer Module viene con u na nueva interfaz para sistemas térmicos concentrados, una aproximación de modelado de circuito equivalente para simulaciones de transferencia de calor. La radiación en medios (participativos) semitransparentes ahora soporta múltiples bandas espectrales, y una nueva formulación de contorno abierto para flujo convectivo que reduce el tiempo de solución en un 30%.

Multiscale Wave and Ray Optics, Piezoelectric Shells, and PCB Ports

Ray Optics Module ahora puede combinarse con RF Module o Wave Optics Module para simulaciones simultáneas de onda completa y trazado de rayos. Esto permite modelado multiescala, como analizar una guía de ondas que irradia en una habitación grande, donde el uso de una simulación de onda completa sería computacionalmente prohibitivo. Al combinar AC/DC Module y Composite Materials Module, ahora los usuarios pueden analizar materiales por capas tanto con capas dieléctricas como piezoeléctricas en estructuras delgadas. En RF Module, un conjunto de nuevos puertos para vías y líneas de transmisión hace que la configuración sea mucho más rápida y proporciona mayor control al usuario para modelado de tarjetas de circuitos impresos.

Distribución eficiente de aplicaciones independientes

COMSOL Compiler™ permite crear aplicaciones independientes basadas en modelos de COMSOL Multiphysics con interfaces de usuario especializadas que se han construido con el Constructor de Aplicaciones (Application Builder). Las aplicaciones compiladas requieren únicamente la COMSOL Runtime™ — no requieren ni una licencia de COMSOL Multiphysics ni de COMSOL Server™. "Desde la salida de COMSOL Compiler el pasado otoño, hemos visto una gran respuesta de nuestros usuarios de Application Builder con esta nueva posibilidad de distribuir sus aplicaciones en un formato independiente," dijo Daniel Ericsson, director de producto de aplicaciones en COMSOL. La última versión de COMSOL Compiler tiene una nueva opción de compilación para generar archivos de tamaño mínimo para una distribución más fácil. Cuando el usuario arranca una aplicación por primera vez, donde se ha utilizado la nueva opción de compilación, COMSOL Runtime se descarga e instala, si es necesario, desde la web de COMSOL. Únicamente se necesita una instancia de COMSOL Runtime para aplicaciones que utilicen la misma versión de COMSOL. COMSOL Runtime tiene un tamaño de unos 350 MB y un archivo de aplicación puede ser tan pequeño como unos pocos MB.

El instalador de COMSOL Runtime™ para las aplicaciones independientes creadas con Application Builder y compiladas con COMSOL Compiler™.

Destacados en la versión 5.5

• Nueva herramienta de dibujo con dimensiones y restricciones
• Simulaciones rápidas de ondas elásticas lineales
• Nuevo Metal Processing Module para soldadura, tratamiento de calor y fabricación aditiva de metal
• Nuevo Porous Media Flow Module para alimentación, farmacia e industrias biomédicas
• Herramientas mejoradas para optimización de forma y topología para análisis mecánico, acústica, electromagnetismo, calor, fluido y análisis químico
• Importación y exportación de formatos de impresión 3D y fabricación aditiva PLY y 3MF
• Herramientas de edición para reparar archivos STL, PLY, y 3MF
• Análisis estructural de placas no lineales, mecánica de tuberías, vibraciones aleatorias y transmisiones de cadena
• Flujo Euler compresible y simulación de grandes remolinos no isotérmicos (LES)
• Maquinaria rotatoria con ajuste de nivel, campo de fase, Euler–Euler, y flujo burbujeante
• Circuitos equivalente de sistemas térmicos concentrados
• Múltiples bandas espectrales para radiación en medios participativos
• Condición de contorno abierto más eficiente para transferencia de calor convectiva
• Uso de propiedades de base de datos termodinámica en cualquier tipo de simulación
• Simulaciones combinadas de onda completa y óptica de rayos
• Placas piezoeléctricas y dieléctricos