Aumentano le prestazioni con la nuova versione del software di simulazione

Comsol ha rilasciato la nuova versione di Comsol Multiphysics®. La release 5.5 del software comprende potenti strumenti di modellazione delle geometrie, solutori più rapidi e due nuovi prodotti: il Metal Processing Module e il Porous Media Flow Module.

di Sara Rota

Comsol, fornitore di soluzioni software per la modellazione multifisica, la simulazione, la progettazione e la distribuzione di app, presenta la nuova release di Comsol Multiphysics®. Nella versione 5.5 del software, il Design Module include uno sketching tool completamente nuovo per creare in modo più semplice le geometrie e ottenere un controllo parametrico particolarmente versatile.
Nello specifico, questo tool semplifica l’assegnazione di quote e vincoli ai disegni per modelli 2D e ai piani di lavoro in 3D. “Abbiamo avuto l’accortezza di integrare il nuovo strumento di quote e vincoli nel Model Builder in modo che diventi una parte naturale del flusso di lavoro in Comsol Multiphysics®”, ha commentato Daniel Bertilsson, technology manager per la matematica e l’informatica di Comsol. “I nuovi strumenti per le quote e i vincoli possono essere utilizzati unitamente ai parametri del modello in Comsol Multiphysics® per controllare la simulazione, sia per una singola sessione sia per lo sweep parametrico o per l’ottimizzazione parametrica”.

Novità per le simulazioni acustiche
La tecnologia a ultrasuoni sta diventando sempre più importante in un’ampia gamma di applicazioni, che spaziano dall’ingegneria di processo e per controlli non distruttivi all’elettronica di consumo. Una nuova funzionalità basata sul metodo discontinuous Galerkin permette di calcolare in modo efficiente su architettura multicore la propagazione di ultrasuoni nei solidi e nei fluidi, compresi materiali realistici con smorzamento e anisotropia.
Le capacità multifisiche incluse consentono di combinare in maniera ottimale la propagazione lineare di un’onda elastica in un solido e la sua transizione a un fluido come onda di pressione acustica, e viceversa. La nuova funzionalità elastic wave è disponibile per gli utenti dello Structural Mechanics Module, del MEMS Module e dell’Acoustics Module. L’accoppiamento acustico fluido-struttura è disponibile nell’Acoustics Module. Per le simulazioni nel dominio della frequenza, un solutore specializzato per l’analisi della propagazione di onde permette di gestire frequenze più elevate (lunghezze d’onda più corte) utilizzando il metodo degli elementi finiti. Il nuovo solutore può essere usato per analizzare strutture chiuse come quella dell’abitacolo di un’auto e per altre simulazioni acustiche.

Analizzare la trasformazione di fase dei metalli in diverse applicazioni
Con il nuovo Metal Processing Module è possibile analizzare la trasformazione di fase dei metalli per applicazioni nel campo della saldatura, del trattamento termico e del metal additive manufacturing. “Il Metal Processing Module prevede sforzi e deformazioni derivanti da cambiamenti di fase desiderati o indesiderati causati dal calore nei metalli”, ha dichiarato Mats Danielsson, responsabile tecnico di prodotto di Comsol. “Il modulo può essere combinato in linea di principio con qualsiasi altro prodotto Comsol per ogni tipo di analisi multifisica che includa il cambio di fase di metalli.
Prevediamo che gli utenti lo combinino per esempio con l’Heat Transfer Module per includere l’influenza della radiazione termica, con l’AC/DC Module per l’indurimento per induzione e con il Nonlinear Structural Materials Module per analisi altamente predittive del comportamento del materiale”.

Un nuovo modulo per i flussi in mezzi porosi
Altra novità che caratterizza la versione 5.5 di Comsol Multiphysics® è il Porous Media Flow Module, che offre un’ampia gamma di funzionalità per flussi monofase e multifase in mezzi porosi, ma anche per l’essiccazione e il trasporto in fratture.
I modelli di flusso coprono simulazioni lineari e non lineari in mezzi saturi e variabilmente saturi con opzioni specifiche per flussi lenti e veloci in mezzi porosi.
Le capacità di simulazione multifisica sono ampie, con funzionalità che includono opzioni per il calcolo delle proprietà termiche effettive di sistemi multicomponente, poroelasticità e trasporto di specie chimiche nella fase solida, liquida e gassosa.

L’ottimizzazione di forma e quella topologica diventano più semplici
Già da molti anni gli utenti che si occupano di analisi meccaniche, acustiche, elettromagnetiche, termiche, fluidodinamiche e chimiche possono effettuare un’ottimizzazione topologica e di forma tramite l’utilizzo del sistema Comsol Multiphysics®. L’Optimization Module offre ora un modo più semplice per configurare l’ottimizzazione di forma con nuove funzionalità integrate, come moving boundary parametrizzate da polinomi e supporto integrato per l’ottimizzazione dello spessore di una shell. Una nuova operazione di smoothing per l’ottimizzazione topologica garantisce ouput geometrici di qualità superiore che possono essere utilizzati per ulteriori analisi e per l’additive manufacturing. In questa nuova versione del software è previsto un supporto generale per l’importazione e l’esportazione dei formati PLY e 3MF per l’additive manufacturing, oltre al formato STL già disponibile.
La versione 5.5 del software comprende anche un’ampia gamma di opzioni per le analisi non lineari di shell e compositi, tra cui plasticità, creep, viscoplasticità, viscoelasticità, iperelasticità e contatto meccanico.
Ampliata anche la funzionalità di modellazione dei contatti in modo da supportare qualsiasi combinazione di solidi e shell, inclusi solidi shell, solidi compositi e membrane shell. A seconda del tipo di analisi, questi miglioramenti saranno disponibili per gli utenti dello Structural Mechanics Module, del Nonlinear Structural Materials Module e del Composite Materials Module. Per coloro che già utilizzano lo Structural Mechanics Module nella nuova versione del software è disponibile una nuova interfaccia per la meccanica dei tubi con funzionalità dedicate all’analisi degli sforzi dei sistemi di tubazioni. Ė possibile gestire una varietà di sezioni trasversali di tubi, con la possibilità di includere effetti dovuti a carichi esterni, pressione interna, forze di resistenza assiale e gradienti di temperatura attraverso la parete del tubo.
Gli utenti dello Structural Mechanics Module possono adesso effettuare l’analisi con vibrazioni casuali in modo da studiare la risposta ai carichi rappresentati con una densità spettrale di potenza (PSD).
I carichi possono essere completamente correlati, non correlati o avere una specifica correlazione fornita dall’utente.
Novità anche per il Multibody Dynamics Module che comprende adesso nuove funzionalità per l’analisi di trasmissioni a catena rigida ed elastica con generazione automatica di tutte le connessioni e i giunti necessari per la modellazione delle stesse.

Disponibili nuove interfacce per la simulazione di flussi (e non solo)
Ma le novità della versione 5.5 di Comsol Multiphysics® non finiscono qui. Da oggi, con la nuova release del software gli utenti del CFD Module hanno a disposizione nuove interfacce per la simulazione di flussi di Eulero comprimibili e per Large Eddy Simulation non isoterme (LES). Inoltre le interfacce per flussi in macchine rotanti sono in grado di supportare due metodi level set phase field così come Euler-Euler e bubbly flow. L’Heat Transfer Module prevede una nuova interfaccia per sistemi termici a parametri concentrati, un approccio equivalente alla modellazione di circuiti per le simulazioni di trasferimento di calore.
L’irraggiamento in mezzi partecipanti è adesso in grado di supportare bande spettrali multiple, mentre una nuova formulazione della funzionalità open boundary per il flusso convettivo riduce del 30% il tempo di soluzione.
Altra miglioria introdotta riguarda il Ray Optics Module, che può essere combinato con l’RF Module o il Wave Optics Module in modo da garantire simulazioni simultanee full-wave e ray tracing. Ciò consente la modellazione multiscala, come ad esempio l’analisi di una guida d’onda radiante in una grande stanza, dove l’uso di una simulazione full-wave sarebbe proibitivo per il calcolo. Combinando l’AC/DC Module e il Composite Materials Module gli utenti possono analizzare materiali stratificati con strati sia dielettrici sia piezoelettrici in strutture sottili. Nell’RF Module una serie di nuove porte per i via e le linee di trasmissione rende la configurazione molto più rapida e offre all’utente un maggiore controllo per la modellazione dei circuiti stampati.

App stand-alone con interfacce specializzate
In ultimo, non certo per importanza, segnaliamo le novità incluse nel prodotto Comsol Compiler™, che permette di creare app stand-alone basate su modelli realizzati in Comsol Multiphysics® con interfacce specializzate costruite con l’Application Builder. Le app compilate richiedono solo l’impiego di Comsol Runtime™ (non è necessaria alcuna licenza di Comsol Multiphysics® o Comsol Server™). “Dal rilascio di Comsol Compiler lo scorso autunno, abbiamo visto un’ottima risposta da parte dei nostri utenti dell’Application Builder grazie a questa nuova possibilità di distribuire le app in forma autonoma”, ha commentato Daniel Ericsson, application product manager di Comsol. L’ultima versione di Comsol Compiler comprende una nuova opzione di compilazione per generare file di dimensioni minime in modo da facilitare la distribuzione. Quando l’utente lancia per la prima volta una app dove è stata utilizzata la nuova opzione di compilazione, Comsol Runtime viene scaricato e installato, se necessario, dal sito web di Comsol. Per le app che utilizzano la stessa versione di Comsol è richiesta una sola istanza di Comsol Runtime. Comsol Runtime ha una dimensione di circa 350 MB e il file di una app può avere una dimensione di pochi MB. Comsol Multiphysics, Comsol Server e Comsol Compiler sono supportati dai sistemi operativi Windows®, Linux® e macOS. L’Application Builder è supportato dal sistema operativo Windows®.