マルチフィジックスのモデリングとシミュレーションは, 企業がより速く, より賢く, より低コストでイノベーションを起こすのに役立ちます. COMSOL Multiphysics® ソフトウェアを R&D ワークフローに組み込むことで, エンジニアリングチームは, より多くのチーム, 部門, 顧客にマルチフィジックスモデリングの利点を広めるために, 独自のスタンドアロンシミュレーションアプリを作成するだけでなく, 実世界の設計, デバイス, プロセスの正確なモデルを構築することができます. これは最終的に, 製品の挙動をより深く理解し, 開発サイクルにおいてより迅速に答えを導き出すことにつながります.
本日, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.2 がリリースされ, モデリング機能の強化, ソルバー技術の高速化, ユーザー体験の向上により, さらに強力なソフトウェアとなりました. また, シミュレーションアプリとマルチフィジックスベースのデジタルツインを構築, 維持, 実行するための画期的な機能を備えています.
なぜマルチフィジックスなのか?
モデルは現実世界の対応物を表現するものであり, 私たちを取り巻く世界はマルチフィジックスです. 言い換えれば, 2つ以上の物理現象を完全にカップリングできることが, 現実を正確に模倣した数値シミュレーションを生成するために不可欠なのです.
例として, ラウドスピーカーを考えてみましょう. 単一物理モデルでボイスコイルの磁場だけを測定することもできますが, 磁場が他のスピーカー部品とどのように相互作用して力や振動を発生させるかを調べる方がより有用でしょう. COMSOL Multiphysics® を使えば, 現実的なモデルに必要な物理現象をいくつでも追加して結合することができます. ラウドスピーカーの場合, 電磁気学, 構造力学, 音響学を組み合わせて完全な解析を行います. COMSOL モデルで結合できる現象や数に制限はありません.
左: ボイスコイルに作用する電磁力を可視化した単一物理スピーカーのモデル. 右: 音響構造相互作用も考慮したマルチフィジックスモデル.
つまり, COMSOL Multiphysics® ソフトウェアは, 完全に連成されたマルチフィジックスと単一物理モデリング機能の両方を提供するモデリングおよびシミュレーションプラットフォームです. これは, さまざまなエンジニアリング分野や専門分野にわたるエンジニアや科学者が, あらゆる種類のモデルに対して一貫したユーザーインターフェースを備えた1つのモデリングソフトウェアを使用できることを意味します. つまり, マルチフィジックスモデリングは, 組織がより賢明な設計決定を行い, 新しいアイデアを生み出し, 物理的なプロトタイプや実験のコストを削減し, 製品開発をスピードアップするのに役立ちます.
COMSOL® モデリングおよびシミュレーションソフトウェアの概要
シミュレーション主導の R&D ワークフローが最も成功するのは, チーム, 部門, 組織, 企業全体の同僚が, イノベーション, 設計, 最適化に使用できる正確なモデルにアクセスして作成に貢献できる場合です. そのために, COMSOL Multiphysics® プラットフォームには3つの主要なワークスペースが含まれています.
- モデルビルダー
- モデリングとシミュレーションのスペシャリストが, 物理ベースのモデルを構築し, 解析し, 可視化し, 評価するために必要なすべての機能を備えています.
- アプリケーションビルダー
- モデリングのスペシャリストに, 同僚や顧客が使用するカスタムシミュレーションアプリを構築するためのユーザーフレンドリーなツールを提供します.
- モデルマネージャー
- モデルやアプリを整理するための構造化されたワークスペースを提供し, バージョン管理, 検索とフィルター機能, 効率的なストレージなどを備えています.
左: マルチフィジックスモデルである液冷バッテリパックの設定と結果を示すモデルビルダー. 中央: シミュレーションアプリの構築中に表示されるアプリケーションビルダー. 右: 2つのモデルファイルを比較する機能を示すモデルマネージャー.
1つのソフトウェア環境, あらゆるエンジニアリング分野
当面のタスクに応じて, コアモデリング機能を特殊な機能で拡張したい場合があります. 電磁気学, 構造力学, 音響学, 流体の流れ, 熱伝達, 化学工学に特有の機能を含むさまざまなアドオンモジュールがあります. COMSOL® ソフトウェアはマルチフィジックスソフトウェアであるため, 製品のすべてがプラットフォーム製品を通じてシームレスに接続されます. さらに, LiveLink™ 製品を介して CAD やその他のサードパーティーソフトウェアと簡単に接続できます.
ヒント: ユーザーストーリーギャラリで, 世界中の組織が COMSOL Multiphysics® をどのように使用しているかをご覧ください.
スタンドアロンのシミュレーションアプリがイノベーションを加速
COMSOL Multiphysics® ソフトウェアのライセンスを持っていれば, 誰でも自分のシミュレーションアプリをビルドし, 保守することができます. また, COMSOL Compiler™ を追加すれば, 誰でも自分のアプリをスタンドアロンの実行ファイルにすることができます. スタンドアロンアプリを通して, 同僚はモデリングのスペシャリストの時間を奪うことなく, 設計のバリエーションをテストすることができます.
アプリケーションビルダーのドラッグアンドドロップ機能を使用すると, カスタマイズされた入力と出力を備えたカスタムインターフェースを含むアプリを簡単に構築できます. 基礎となるモデルの構築に労力を費やすことなく, アプリユーザーにシミュレーションのすべての利点を提供します. ボタンをクリックするだけで簡単にスタンドアロンアプリをコンパイルできます. アプリを販売するか無料で提供するか, パスワード保護を追加するか無制限に共有するか, 有効期限を設定するかなどはユーザー次第です. COMSOL® ソフトウェアを使用して独自のスタンドアロンアプリを構築すると, アプリの数, 配布先, 配布方法を自分で決定することができます.
COMSOL Multiphysics® のアプリケーションビルダーとアドオン製品 COMSOL Compiler™ は長年にわたって存在しています. 本日, 私たちは超高速アプリと効果的なデジタルツインを構築できるソフトウェアのバージョンをリリースしました.
シミュレーション アプリの自動化
COMSOL Multiphysics® バージョン 6.2 以降, シミュレーションアプリにデータ駆動型代理モデルを含めることができます. これは, アプリユーザーが入力に基づいてほぼ瞬時にシミュレーション結果を取得できることを意味します. 代理モデルは, 精度を犠牲にすることなく, より計算コストのかかる本格的な有限要素モデルの動作に近似するようにトレーニングされます.
また, 外部サーバーへの接続, シミュレーションの実行, シミュレーションアプリのユーザーインターフェースの更新など, ユーザーの介入なしでメソッドの実行をトリガーできるタイマーイベントの新機能もあります. 代理モデルの使用と, シミュレーションアプリを外部センサー, データベース, Web サービスにリンクする両方の機能により, アプリを効果的なデジタルツインとして構築および運用できるようになりました.
COMSOL Multiphysics® の最新バージョンに関するその他のニュース
新しいバージョンでは, COMSOL Multiphysics® プラットフォームのコア機能がアップグレードされ, 製品全体に多くの新機能が導入され, 以前よりもさらに優れたモデリング機能がユーザーに提供されます.
電気モーター, 室内音響, 乱流のための高速ソルバー技術
モデルの結果が出るのに時間がかかることを好む人は誰もいません. 私たちの開発者は, (もちろん) 精度を維持しながら, 様々なモデルを解くのにかかる時間を短縮するために, ソルバーのスピードの改善に継続的に取り組んでいます. この分野におけるバージョン 6.2 の大きなニュースは, 非線形電気機械のマルチフィジックスモデルや, 室内および車室内の音響のインパルス応答計算を, 1桁以上速く解くことができるようになったことです. 乱流に関しては, 計算が以前より最大 40％ 高速化されました.
電気モーター
電気モーター, 変圧器, その他の電気機械に取り組むエンジニアは, 時周期ソルバーを利用して, 非線形性を考慮した結果をより迅速に得ることができるようになりました. さらに, バージョン 6.2 では, 音響, 構造力学, 多体力学, 熱伝達を含むモーターのマルチフィジックス解析や, 新しいモーター設計を見つけるための最適化研究を簡単に実行できます. 詳細については, 低周波電磁気学のリリースハイライトページをご覧ください.
永久磁石同期機, 非線形時間周期の例です.
室内音響
室内音響のモデル化がどれほど速くなったかを示すために, 室内楽ホールモデルでテストを実行しました. このモデルでは, 以前のソフトウェアバージョンでは, 計算と結果解析の合計時間 (インパルス応答の計算, 光線軌道のプロットなど) に18時間かかりました. バージョン 6.2 では, これは2時間に短縮されました. このニュースやその他のニュースについて詳しく知りたい場合は, 音響に関するリリースハイライトページをご覧ください.
新しい音線音響レシーバー機能を採用した室内楽ホールモデル.
乱流
乱流モデルに対して最大 40% 計算速度が改善するようにソルバーが調整されました. さらに, 新しい初期化ステップにより, 乱流モデルと大規模 LES の両方の解析時間がさらに短縮されます. 乱流と言えば, COMSOL Multiphysics® の最新バージョンでは, 遷音速および超音速流用の7つの新しい乱流モデルも CFD モジュールに導入されています. 回転機械の場合, ミキサーモジュールには, より正確な擬定常研究のための新しい解析タイプがあります. 詳細については, CFD のリリースハイライトページをご覧ください.
流れの初期化に新しい機能を使用した丘ジオメトリの大規模な LES.
ユーザー体験が向上し, さらに効率的なモデリングワークフローが実現
シミュレーションソフトウェアが組織に最大の価値をもたらすためには, 使いやすくなければなりません. COMSOL Multiphysics® ユーザーインターフェースの全体的なルックアンドフィールは以前と同じですが, バージョン 6.2 ではいくつかの使いやすさが向上しました.
ユーザーインターフェースの更新の一部は次のとおりです:
- 構文の強調表示により, 長い式や関数の入力, 読み取り, 編集が容易になります.
- 境界とエッジを選択するときの連続接線による境界のグループ化.
- モデルビルダーでのフィルタリングにより, 大規模なモデルの操作が容易になり, モデルの設定と検証が高速化されます.
- インターネットからダウンロードされた MPH ファイルのセキュリティチェック.
- 複数の手順を一度に元に戻したりやり直したり, 変更履歴を確認できます.
熱という単語を含む PSU 冷却モデルのすべてのノードを列挙するために使用されるフィルター機能の例.
ユーザーインターフェースニュースはすべて, COMSOL Desktop® リリースハイライトページで詳しく説明されています.
結果と可視化
モデルは現実世界の対応物を表すため, 物理法則に従って動作する必要がありますが, モデルがどのように見えるかも重要です. 適切なテクスチャと色, および考え抜かれた照明を追加することで, モデルを実際のオブジェクトまたはモデルが表すプロセスとして可視化しやすくなります. 実行している解析の種類に応じて, プロットタイプまたはカラーテーブルの選択も, 結果の解釈方法に影響を与える場合があります. COMSOL Multiphysics® ソフトウェアプラットフォームには, ジオメトリの構築, 材料の割り当て, メッシュ作成のための機能に加え, 多数の可視化機能が含まれています.
バージョン 6.2 では, 以前よりもさらに多くの可視化機能が追加されています. この画像スライドショーでは3つの更新情報を確認できます. 詳細については, 結果と可視化のリリースハイライトページをご覧ください.
フロアシャドウによって3Dでの奥行き視認度が上がります
流線プロットを曲面上に形成できます
場の大きさの変化を時間的に可視化できます
次のステップ
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すべてのソフトウェアアップデートについて詳しく知りたい場合は, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.2 リリースハイライトページにアクセスしてください.
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