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 6.3 がリリースされました. このバージョンでは, モデリング機能の強化, ユーザー体験の向上, 音響シミュレーションと代理モデルトレーニングの GPU 加速により, ソフトウェアがさらに強力になりました. また, ジオメトリを自動的に準備して高品質のメッシュを作成するための新しいツールや, 気体, 液体, 固体の放電と破壊をモデリングするための新しいアドオンモジュールも搭載されています.
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.
とはいえ, 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シングルフィジックスの両方のモデリング機能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. つまり, 業界や分野の垣根を越えたエンジニアや科学者は, すべてのタイプ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, 組織がよりスマートな設計決定を下し, 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.
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, その外観も重要です. 適切なテクスチャと色, そしてよく考えられた照明を追加することで, モデルをそれが表す実際のオブジェクトとして可視化し, 基礎となるプロセスを理解しやすくなります. 実行する分析の種類によっては, プロットタイプまたはカラーテーブルの選択によって結果の解釈方法も変わる場合があります. 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, 材料割り当て, メッシュ作成の機能のほか, 多数の可視化機能が含まれています.
環境反射を追加して, 電気モーターモデルに命を吹き込みます.
さまざまなプロットタイプを組み合わせて, ミキサー内での動きを作成します.
スピーカードライバーの内部動作を示すために実際の材料を含めます.
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研究開発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
- モデルと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ます. バージョン管理, 検索およびフィルター機能, 効率的なストレージ, および1つのモデルから別のモデルに操作シーケンスをコピーして再利用する機能も備えています.
左: マルチフィジックスモデルである IGBT モジュールの設定と結果を表示するモデルビルダー. 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® ソフトウェアライセンスを持っている人なら誰でも, 独自のシミュレーションアプリを構築して維持できます. また, COMSOL Compiler™ を追加した人は, 自分のアプリをスタンドアロンの実行可能ファイルに変換して, 誰にでも配布し, 世界中のどこでも実行できます. スタンドアロンアプリを使用すると, モデリングスペシャリストの時間を奪うことなく, 同僚が設計のバリエーションをテストできます. モデリングスペシャリストから遠く離れた人でも, アプリを使用して特定の入力に基づいて結果を予測し, 基礎となるモデルの設定方法や実行方法を知らなくても (場合によっては, シミュレーション結果に基づいて決定を下すことができます (マルチフィジックスシミュレーションを使用していることすら知らない場合もあります).
アプリケーションビルダーでユーザーインターフェースコンポーネントとウィジェットをドラッグアンドドロップすると, 特定のニーズに合わせて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. これにより, アプリユーザーは, 基礎となるモデルの構築に労力を費やすことなく, シミュレーションのすべての利点を享受できます. スタンドアロンアプリにコンパイルするのはボタンをクリックするのと同じくらい簡単で, 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, 自由に決めることができます. 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, 作成するアプリの数, 配布先, 配布方法を完全に制御できます.
一部の組織では, シミュレーションアプリにアクセスできるユーザーと, どのバージョンのアプリを使用できるようにするかを完全に制御したい場合があります. その場合, スタンドアロンアプリにコンパイルするのではなく, 独自の COMSOL Server™ 環境からアプリをアップロード, 管理, 実行できます. COMSOL Server™ には, アプリへのユーザーアクセス, ユーザーアカウントとグループ, およびマルチプロセッサーの使用率を管理するための管理ツールが付属しています.
代理モデルを使用した超高速シミュレーションアプリの構築
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, 長年にわたって利用されてきました. その後, 2023年に, 機械学習を使用して代理モデルをトレーニングする機能をリリースし, 超高速アプリの構築を可能にしました. シミュレーションアプリにデータ駆動型の代理モデルを含めると, アプリのユーザーは入力に基づいてほぼ瞬時にシミュレーション結果を得ることができます. これは, 代理モデルが, 精度を犠牲にすることなく, より計算コストの高い本格的な有限要素モデルの動作を近似するようにトレーニングされるためです. 今日, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.3 がリリースされ, グラフィックスカードでのトレーニングの実行がサポートされたため, 代理モデルのトレーニングプロセス自体が大幅に高速化されました.
タイマーイベント機能を使用すると, 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にメソッドの実行をトリガーできます. 代理モデルの使用とシミュレーションアプリの外部センサー, データベース, ウェブサービスへのリンクの両方が可能なため, アプリを効果的なデジタルツインとして構築および操作できます.
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, 製品群全体に多くの新機能が導入され, ユーザーに以前よりも優れたモデリング機能を提供します. また, 新しいアドオンモジュールも導入されています.
特にモデルの結果を取得する場合, 待つのは誰も好きではありません. 当社の開発者は, さまざまなモデルの求解にかかる時間を短縮するためにソルバーの速度を向上させるために継続的に取り組んでいますが, もちろん精度は維持しています. バージョン 6.3 のこの分野での大きなニュースは, 時間領域での圧力音響のシミュレーションに GPU がサポートされていることです. つまり, 室内音響に取り組んでいるユーザーは, モデリング結果を以前よりも最大25倍高速に得ることができます.
オフィス環境内の音響.
GPU サポートとその他のすべての音響ニュースの詳細については, 音響モジュールのリリースハイライトをご覧ください.
電気放電モジュール
COMSOL Multiphysics® プラットフォームに, 電力網, 民生用電子機器, 航空宇宙船, 医療技術などのシステムのパフォーマンスに対する放電の影響を予測するための新しい専用アドオンモジュールが追加されました. このモジュールには, ストリーマー, コロナ, 誘電体バリア, アーク放電の分析のために, ガス, 液体, 固体誘電体内の放電を簡単にモデル化できる機能が備わっています. これらのニュースの詳細については, 電気放電モジュールのリリースハイライトをご覧ください.
変圧器油内で伝播するストリーマー放電.
メッシュ品質向上のための自動ジオメトリ準備
COMSOL Multiphysics® のすべてのユーザーは, インポートされたジオメトリの細かいディテールやギャップを自動的に検出して削除する新しいジオメトリ機能の恩恵を受けることができます. これにより, メッシュ作成用のジオメトリの準備にかかる時間が大幅に短縮され, メッシュ品質が向上し, 全体的なシミュレーションサイズも小さくなります. これらの更新内容は, ジオメトリのリリースハイライトで確認できます.
ユーザー体験の向上により, モデリングワークフローがさらに効率化
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には, 使いやすさが重要です. 最新バージョンでは, COMSOL Multiphysics® ユーザーインターフェースの全体的な外観に余裕が生まれ, ウィンドウサイズを縮小してもリボンのサイズがシームレスに変更されます. また, 他にも次のような使いやすさの改善をいくつか行いました:
- パラメーターと宣言値を検査および編集するための新しいデータビューアーウィンドウ. ユーザーインターフェース内のどこに移動してもアクセスできます.
- 検索とフィルタリングが改善され, 探しているものを見つけやすくなりました.
- 新しいグラフィックスカラーテーマ.
- 結果の分析を容易にする可視化機能.
COMSOL Multiphysics ユーザーインターフェースの外観が一新されました.
アニメーション化されたカメラ移動により, モデルのさまざまな部分を表示するときにスムーズな動きが実現します.
バージョン 6.3 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, COMSOL Desktop® のリリースハイライトページ と 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.
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