多物理场耦合分析与高性能计算.ppt
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1、多物理场耦合分析与高性能计算,多物理场耦合分析,内容,多物理场耦合分析各种仿真软件介绍 多物理场耦合分析实例,关于解耦,随着科学技术的不断发展,或者人们需要更加精细的分析结构,同时考虑所有外界因素的作用,或者将所研究系统的外延扩大,这样就需要考虑不同因素的耦合作用,设法消除这中互相影响的过程称为“解耦”,解耦靠增加自由度,或者空间变换,比如结构动力学问题,将分布的、离散的空间,变换到主空间,在主空间上,各个节点互相独立。解耦是非常复杂的,绝大部分时间是几乎不可能的,解耦几乎完全是数学问题,成功的解耦发现科学价值巨大。 现在,多物理场问题的求解已经比较成熟,大量的软件应用即是明证,不同物理因素的
2、互相作用的非线性因素可能是未来的发展方向,但这取决于不同物理因素之间非线性作用的物理研究、发现。,一是“松耦合”,几种因素对结构的作用可以被完全分开,如温度产生应力,可以先计算温度场,应力场是衍生计算出来,在刚度方程中表现为非对角线上没有不同因素的作用项; 二是“紧耦合”,表现在多种因素在界面上存在互相作用,因素一的计算依赖于因素二,可反之,或者结构上同一个点的自由度包含多种类型物理量,物理量之间互相依赖,前者是扩大了系统的外延,后者是增加了节点的自由度。毫无疑问,这时非对角线上存在相互作用项。,1 多物理场耦合分析软件,COMSOL Multiphysics ANSYS Multiphysi
3、cs ADINA,1.1 COMSOL Multiphysics,“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件” COMSOL Multiphysics起源于MATLAB的Toolbox,最初命名为Toolbox 1.0。后来改名为Femlab 1.0(FEM为有限元,LAB是取自于Matlab),这个名字也一直沿用到Femlab 3.1。从2003年3.2a版本开始,正式命名为COMSOL Multiphysics。 COMSOL Multiphysics以其独特的软件设计理念,成功地实现了任意多物理场、直接、双向实时耦合,在全球领先的数值仿真领域里得到广泛的应用。,1.1 COMSOL Mu
4、ltiphysics,COMSOL Desktop COMSOL桌面提供了清晰的模型树,与当今主流CAD软件类似的桌面架构,使用户可以轻松地完成从建模过渡到分析的整个过程,犹如在CAD中建模一样便捷地掌控仿真分析的每个环节,1.1 COMSOL Multiphysics,LiveLink系列与主流CAD软件融于一体 V4.0版本中包含的LiveLink系列产品,让CAD用户可以通过COMSOL平台,精确地模拟出新产品的真实物理效应。每个LiveLink接口都实现COMSOL Multiphysics与当前主流的CAD软件双向无缝链接,以便CAD模型中所指定的每一个特殊参数都与仿真几何相关联。
5、除SolidWorks LiveLink,InventorLivelink和Pro/ENGINEER LiveLink,MATLABLiveLink之外,COMSOL Multiphysics还为其他CAD软件提供了单向导入接口,比如solidEdge、CATIA等。,1.1 COMSOL Multiphysics,在Windows HPC Server 2008中运行 COMSOL Multiphysics V4.0完美支持Windows HPC Server2008系统,为仿真模拟和虚拟样机提供了一个可扩展且并不昂贵的高性能计算解决方案。 COMSOL Multiphysics支持共享内存
6、的多核计算机与分布式集群计算机的并行计算。,可以将一个独立的问题分散到不同节点上以求解不同部分,1.1 COMSOL Multiphysics,用户可直接在软件中进行二维和三维建模。全面的第三方CAD导入功能,支持当前主流CAD软件格式文件的导入。,支持多种网格剖分,支持移动网格功能。大规模计算能力,具备Linux、Unix和Windows系统下64位处理能力和并行计算功能。,可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。,用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。任意独立函数控制的求解参数,材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制.,1.2 ANSYS,ANSYS,In
7、c. (NASDAQ: ANSS)成立于1970年,致力于工程仿真软件和技术的研发,提供从概念设计到最终测试产品研发全过程的统一平台,同时追求快速、高效和和成本意识的产品开发。 ANSYS公司于2006年收购了在流体仿真领域处于领导地位的美国Fluent公司,于2008年收购了在电路和电磁仿真领域处于领导地位的美国Ansoft公司。通过整合,ANSYS公司成为全球最大的仿真软件公司。 广泛应用于航空、航天、电子、车辆、船舶、交通、通信、建筑、电子、医疗、国防、石油、化工等众多行业。,1.2 ANSYS Multiphysics,能够实现结构、温度场、流场、电磁场之间的耦合分析。 不但具有强大的
8、单场分析模块,还可以求解多物理场间的耦合问题。 提供直接和间接两种耦合方式,直接耦合使用带有多场自由度的耦合单元;间接耦合是指各物理场拥有自己的“ 物理环境” 、一个“物理环境”中的分析结果可以作为其它“ 物理环境” 的载荷或约束,耦合可以是双向的。,1.2 ANSYS Multiphysics,统一的仿真环境 ANSYS Workbench是一个强大的多领域仿真环境,为ANSYS核心功能增添了利器,为CAD接口、几何修复、网格划分、结果后处理提供通用工具,并赋予协同工作能力。ANSYS Workbench环境使得多物理场仿真能够在这样一个开放、适应的软件架构中完成。,ANSYS Workbe
9、nch是一个强大的多物理场仿真环境,图显示了一个汽车刀片保险丝耦合电传导、热传递和随后热应力分析的多物理场分析流程。,1.2 ANSYS Multiphysics,ANSYS多场求解器 ANSYS多物理场求解器使用户能够使用自动序列耦合的方式将多个单物理场模型耦合到统一的仿真分析中,从而求解多物理场的问题。 在求解过程中的每个时间点,每个物理学科顺序求解并得到学科之间的收敛结果,学科之间的这种反复耦合迭代,ANSYS多物理场求解器使用起来都很简便。ANSYS多物理场耦合基于用户化定制进程间的数据交换流程,不需要第三方耦合软件。,1.2 ANSYS Multiphysics,ANSYS多场求解器
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- 关 键 词:
- 物理 耦合 分析 性能 计算
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