Anzeige 15.12.2021, 09:00 Uhr

Echte Multiphysik-Simulation für alle

Soll eine ingenieurwissenschaftliche Anwendung simuliert werden, gibt es zwei häufige Hürden: Zum einen enthalten „Realwelt“-Modelle oft physikalische Wechselwirkungen und zum anderen können nur Spezialisten komplexe Simulationsmodelle aufsetzen und bedienen. Zum Überwinden beider Hürden gibt es eine intuitiv bedienbare Multiphysik-Software, mit der man leichtbedienbare Simulations-Apps erstellen kann.

3D-Modell eines Permanentmagnetmotors Foto: Comsol Multiphysics GmbH

3D-Modell eines Permanentmagnetmotors

Foto: Comsol Multiphysics GmbH

Die Welt ist multiphysikalisch

Simulation ist längst fester Bestandteil in den Ingenieurwissenschaften und die meisten echten Anwendungsfälle in der Ingenieurwelt sind multiphysikalisch – sie werden also durch mehr als nur einen physikalischen Effekt korrekt beschrieben. Ein Beispiel: Das Erhitzen einer einfachen Stromschiene aufgrund elektrischer Verluste (Joulesche Erwärmung) ändert die elektrische Leitfähigkeit und kann zu thermischer Ausdehnung und Verformung führen und vielleicht sogar die Kontaktflächen verändern. Somit wären hier bereits drei völlig unterschiedliche, aber miteinander wechselwirkende physikalische Prozesse involviert, und es können durchaus noch mehr nötig werden, wie konvektive Kühlung oder Wärmestrahlung. Eine korrekte Modell-Vorhersage über die Temperaturverteilung in der Stromschiene im realen Betrieb muss alle relevanten Prozesse und Wechselwirkungen einbeziehen.

Multiphysikalische Wechselwirkungen finden sich natürlich auch in anderen Anwendungen, wie Elektromotoren (elektromagnetische Felder, mechanische Kräfte, Vibrationen), Akkus (exotherme elektrochemische Reaktionen, Wärme- und Stofftransport), Lautsprecher (elektromagnetische Felder, mechanische Kräfte, Schallausbreitung), chemische Reaktoren (reaktiver, temperaturabhängiger Stofftransport in Strömungen), um nur einige zu nennen. Prozesse in der echten Welt sind in der Regel multiphysikalisch. Die Berechnung eines einzelnen, isolierten physikalischen Effekts ist insbesondere bei realen ingenieurtechnischen Anwendungen eher in Ausnahmefällen ausreichend.

Die COMSOL Multiphysics® Simulationssoftware bietet als einziges Simulations-Tool auf dem Markt echte, unbegrenzte Multiphysik. Jeder physikalische oder chemische Effekt, der für genaue Ergebnisse eine Rolle spielt, kann nahtlos in einem Modell eingebunden werden. Dabei ist der Simulations-Workflow unabhängig von der Physik immer derselbe und läuft auf der immer gleichen Benutzeroberfläche ab. „Unter der Haube“ der Software wird das multiphysikalische Gleichungssystem, das ein gekoppeltes Problem mathematisch beschreibt, erst beim Start der Berechnung aufgestellt und simultan gelöst.

Apps ermöglichen Simulation für alle

Obwohl der Modellaufbau in COMSOL Multiphysics intuitiv und konsistent abläuft, bedarf es gewisser Erfahrungen und Vorkenntnisse, um Multiphysik-Modelle selbst aufzusetzen und zu bedienen. Der Kreis der Personen, die direkt mit Simulation arbeiten und davon profitieren, ist in Unternehmen und Forschungseinrichtungen typischerweise auf wenige Spezialisten beschränkt. In COMSOL Multiphysics können diese Spezialisten ihre Modelle zu Simulations-Applications erweitern. Apps haben eine eigene Benutzeroberfläche, mit vom Spezialisten festgelegten Ein- und Ausgaben, und können ohne jegliche Simulationserfahrung bedient werden. Sie enthalten genau dasselbe Leistungsvermögen, wie die ihnen zugrundeliegenden Modelle.

Damit befähigen die App-Ersteller ihr gesamtes Projekt-Team, ihre Projekt-Partner, andere Abteilungen, oder ihre Kunden zur eigenständigen Simulation. Durch Simulations-Apps wird somit echte Multiphysik-Simulation für alle und überall möglich.

Desktop- und Smartphone-Versionen einer Simulations-App zur Modellierung einer Stromschiene. Foto: Comsol Multiphysics GmbH

Desktop- und Smartphone-Versionen einer Simulations-App zur Modellierung einer Stromschiene.

Foto: Comsol Multiphysics GmbH

Apps mit wenigen Klicks erstellen

Eine einfache Simulations-App ist mit wenigen Mausklicks aus einem fertigen Simulationsmodell erstellt und ermöglicht es den App-Anwendern, Eingabeparameter leicht zu ändern und so unterschiedliche Konfigurationen eines Modells zu berechnen und auszuwerten. Apps funktionieren als eigenständige Programme (Stand-Alone) ohne eine COMSOL Multiphysics®-Lizenz unter Windows, Linux und Mac. Alternativ können Apps auch mittels COMSOL Server™ Software weltweit über einen Webbrowser verwaltet, geöffnet und gestartet werden.

Erfahren Sie mehr über Multiphysik-Simulation mit COMSOL Multiphysics und Simulations-Apps.

Ein Beitrag von:

  • Comsol Multiphysics GmbH

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