COMSOL Multiphysics^® 6.0 リリースハイライト

最適化モジュールアップデート

COMSOL Multiphysics^®バージョン6.0では, 最適化モジュールのユーザー向けに, 単純な形状変化を設定するための変換機能, 最小二乗目標解析のための刷新されたパラメーター推定機能, 過渡的最適化のサポートの改善, そしてより簡単にアクセスできる最適化機能が備わっています. 機能の詳細については以下をご覧ください.

形状の最適化

形状の最適化には, シンプルな形状の変更をすばやく設定するための新しい変換機能があります. これは, 平行移動, スケーリング, 回転, およびカスタム座標系をサポートします. 形状のバリエーションがシンプルなので, 最適化された結果をCADで表現することが可能です. この新機能は, 既存の Optimization of a Photonic Crystal for Signal Filtering モデルとOptimization of a Photonic Crystal for Demultiplexing モデル, および Optimization of a Waveguide Iris Bandpass Filter — Transformation Version と呼ばれる新しいモデルで確認できます.

回転する2D電磁コイルの磁束密度.

パラメーター推定

これらの新しいツールとインターフェースによって, パラメーター推定モデルのセットアップが簡素化されました. 新しいグローバル最小二乗目標機能は, コンポーネントノードから利用できます. この機能は, 従来の機能 (最適化インターフェースから引き続き利用可能) と比較するとユーザーインターフェースが改良されています. さらに, 新しいパラメーター推定のスタディステップも導入され, 従来のパラメーター推定のスタディステップはカーブフィッティングに名称が変更されました. この新しいスタディステップでは, 通常の最適化インターフェースを追加することなく, スタディステップで直接, 最小二乗目標を設定でき, 最小二乗目標機能とともに使用することもできます. 新しいパラメーター推定機能を使用したチュートリアルモデルには, 以下のものが例として挙げられます: Impedance Tube Parameter Estimation with Data Generation, Mooney–Rivlin Curve Fit, Estimation of Corrosion Kinetics Parameters, および Modeling Impedance in the Lithium-Ion Batteryモデルなど.

Impedance Tube Parameter Estimation with Data Generationモデルは, インピーダンス管の測定結果に基づいて, 新しいパラメーター推定スタディステップを使用して, ポロアコースティックパラメーターを推定する方法を示しています.

過渡的最適化

ソルバーの設定が改良され, 過渡的感度解析の実行がよりロバストになりました. 固定時間ステップを使用したり, 過渡的な随伴問題を順方向の問題と同じ時間ステップで解くことができる新しい手動のソルバー設定を使用することで, さらなるロバスト性を得ることができます. これとは別に, 新たな制御関数機能により, 時間とともに変化する制御変数が可能になります. 引数は, Optimal Control for Heating of a Cylinder モデルのように時間を指定することもできますし, Shape Optimization of a Rectangular Loudspeaker Horn in 3D モデルのように任意の値を指定して, 形状の最適化に利用することもできます. また, Optimization of a Tesla Microvalve with Transient Flow モデルでは, 過渡的最適化のための改良が確認できます.

Optimal Control for Heating of a Cylinder (シリンダーの加熱の最適制御) モデルでは, この関数操作機能を使って, ある温度をできるだけ早く達成する方法を示しています. 繰り返しになりますが, ここでは時間を引数にしています.

最適化機能の配置変え

新機能や更新された機能に加え, 最適化モジュールのユーザーインターフェースへのアクセス方法も変更されています. これまで定義ノードの下にあった最適化機能は, 物理インターフェースと同じレベルへと昇格されました. この変更により, 最適化機能へのアクセスが容易になり, モデルツリーでの視認性も向上しました.

新規および更新されたチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics^®バージョン6.0では, 最適化モジュールに, いくつかの新規および更新されたチュートリアルモデルが用意されています.

ラウドスピーカーのスパイダー最適化

形状を最適化したスパイダーの応力を回転表示でプロットします. 最適化はフラットなデザインから始まり, しわを導入して, スパイダーの非線形性を最小限に抑えます.

アプリケーションライブラリのタイトル：
loudspeaker_spider_optimization
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コイルの形状最適化

変換機能を, 電磁コイルの断面をモデル化するためのいくつかの長方形の半径方向の位置を最適化するために使用します. 目標は, 構造の中心で均一なフィールドを実現すると同時に, 軸端でのフィールドを最小化することです.

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coil_shape_optimization
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導波管アイリスバンドパスフィルターの最適化—変換バージョン

一部の矩形のサイズと位置を, RF フィルター用に最適化します. 目標は, いくつかの収縮を移動およびスケーリングして, 良好な帯域外除去と良好なバンドパス応答を取得することです.

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waveguide_iris_filter_optimization_transformation
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ドローンのトポロジ最適化

ドローンのモデルでは, 反復ソルバーによる3次元トポロジ最適化が行われます. 目標は, 材料の 87.5％ を除去しながら, 2つの荷重条件に対して可能な限り多くの剛性を維持することです.

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drone_topology_optimization
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ペッツバルレンズの最適化

このチュートリアルでは, マルチエレメント設計の対物レンズをセットアップする方法を紹介してします. この図は, フィールド角が 6° の3つの波長のスポット図を示していますが, 最適化では 0° と 9° も考慮されます.

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petzval_lens_optimization
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地域熱供給ネットワークのトポロジ最適化

最適なパイプネットワークは, 2つの熱生成器を備えた長方形の消費者側レイアウトに対して, プロットされます. この最適化により, ネットワークの構築と運用にかかるコストを最小限に抑えながら, 各家庭の住民が凍えないように, 必要な熱を届けることができます.

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district_heating_optimization
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プレート式熱交換器の形状最適化

このモデルでは, プレート式熱交換器に組み込まれた形状最適化機能の使い方を紹介しています. 分離プレートの形状を最適化することで, 圧力駆動流の伝熱率を高めることができます.

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plate_heater_exchanger_optimization
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過渡流を伴うテスラマイクロバルブの最適化

このモデルは, テスラバルブ内の過渡流のトポロジ最適化を紹介しています. 流れには正弦波振動があり, 設計は物体に適合したメッシュで検証されます. この図は, 5回の振動の粒子追跡を示しており, 各線の色は時間を表しています.

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tesla_microvalve_transient_optimization
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層流を伴う熱交換器のトポロジ最適化

このモデルでは, 層流を伴う熱交換器のトポロジ最適化を紹介しています. 目標は, 圧力駆動流の伝熱率を最大化することです. そのため, 最適化によって, 2つの流体間の水力抵抗と熱結合のバランスを見つけます.

アプリケーションライブラリのタイトル：
heat_exchanger_2d_topology_optimization
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シリンダーの加熱のための最適制御

このモデルでは, 加熱問題の最適制御を紹介しています. 入力電力を変化させることで, できるだけ早く特定の温度に到達させる, というものです. グラフはバーンスタイン多項式を表していますが, 代わりにヘルムホルツフィルターを使用して制御を正則化し, 同様の結果を得ることもできます.

アプリケーションライブラリのタイトル：
optimal_heating_control
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3D長方形ラウドスピーカーホーンの形状最適化

このモデルでは, 制御関数と_変換 _機能を使って, 新たな外場最適化機能による形状最適化を紹介しています. まず, ホーンの軸上性能を最適化して, 次にスピーカーを回転させることで, 軸外性能を向上させることができます.

アプリケーションライブラリのタイトル：
rectangular_horn_shape_optimization
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給湯器の形状最適化

このモデルでは, マイクロ波給湯器の形状最適化のための変換機能を紹介しています. 目標は, パイプのサイズや位置, およびいくつかの導体壁の長さや位置を変更することにより, パイプ内の水の加熱を最大化することです.

アプリケーションライブラリのタイトル：
water_heater_optimization
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