Una de las grandes herramientas que COMSOL Multiphysics® pone a nuestra disposición es la posibilidad de realizar estudios paramétricos (“parametric sweep”) y analizar cómo afecta el cambio de una o más variable al resto de parámetros de nuestro modelo. Sin embargo, es habitual trabajar con modelos complejos en los que hay varias físicas acopladas, lo que se traduce en tiempos de simulación prolongados.

Pues bien, ¿sabía que puede reducir drásticamente el tiempo de tus estudios paramétricos en COMSOL Multiphysics®? Solo necesita activar la opción "Reuse Solution" como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Distintas funciones disponibles en COMSOL Multiphysics® en el nodo de “Study” y configuración del estudio paramétrico (parametric sweep).

¿Cómo funciona?

Cuando realiza un estudio paramétrico, por defecto, COMSOL suele resolver cada caso desde cero. Pero si activa la opción “Reuse Solution”, el programa utilizará la solución del caso anterior como condición inicial para el siguiente paso. Esto mejora la velocidad de convergencia sin perder precisión en los resultados de la simulación numérica, especialmente en modelos no lineales y resulta de gran utilidad en análisis transitorios con pequeños cambios entre parámetros.

Ejemplo

Veamos el clásico ejemplo de la barra colectora que se muestra en la Figura 2. La barra está sometida a una diferencia de potencial, y el paso de la corriente eléctrica provoca una generación de calor por efecto Joule. Debido a los gradientes de temperatura que se generarán en el sólido, el material sufrirá una deformación mecánica. De este modo las físicas involucradas son las siguientes: corrientes eléctricas, transferencia de calor y mecánica de sólidos.

Figura 2. Modelo 3D de la barra colectora con campo de temperaturas, físicas incluidas y evolución del potencial eléctrico aplicado en función del tiempo.

En el ejemplo, se lleva a cabo un estudio con dependencia temporal y un análisis paramétrico para distintas temperaturas del aire circundante a la barra, asumiendo un coeficiente de película convectivo de 5 W/(m2·K) (señalada en la Figura 2), el cual entra con una velocidad de 0.1 m/s. Las temperaturas que se evalúan están 1 y 40ºC. Por otra parte, el potencial que se aplica en la barra se modeliza con expresión analítica lineal en función del tiempo, desde 0 mV al inicio de la simulación hasta 20 mV al final de la misma, tal y como se muestra en la Figura 2.

Resultados obtenidos

La Figura 3 permite comparar los tiempos de simulación obtenidos cuando se usa y cuando no se usa la función de “reuse solution”. Observamos que, con esta sencilla estrategia, se pueden reducir los tiempos de simulación en más de un 5%.

Figura 3. Comparativa de los tiempos requeridos para completar la simulación con dependencia temporal y análisis paramétrico cuando no se usa y cuando sí se usa la función “reuse solution”.

En definitiva, ¡aquí tenemos un “tip” sencillo para tener en cuenta a la hora de reducir los tiempos de simulación sin comprometer la precisión de los resultados!