新版本的 COMSOL Multiphysics® 引入了多项新功能与产品，包括有望为仿真行业带来彻底变革的 App 开发器。
COMSOL Multiphysics®
- App 开发器：通过 COMSOL 模型创建专业的 App 应用程序，提供给您机构中的所有工程和设计人员使用
- 极大地扩展了预定义的多物理场耦合
- 新的求解器算法可以对复杂 CAD 装配体实现快速网格剖分和仿真，并支持带有悬挂节点的非一致性网格
- 通过额外维度支持多尺度仿真
- 根据导入的网格创建几何，而后可以通过实体操作进行编辑
Interfacing & Multipurpose
- 通过新增的放样、圆角、倒角、中型面，以及加厚等功能，新增的设计模块扩展了现有的 CAD 操作工具箱
- LiveLink™ for Revit® 模块可帮助 COMSOL Multiphysics® 用户接入建筑信息模拟软件Autodesk® Revit®
- 可通过不同求解类型的组合进行多元分析优化
- 粒子追踪模块现已支持对粒子累积、侵蚀和刻蚀的仿真
电气
- 新增射线光学模块使用光线表述电磁波，可用于分析电磁波长远小于模型中最小几何尺寸的系统
- 由频率和材料控制的一键式网格剖分，可对无限元、完美匹配层（PML）以及周期性边界进行快速智能的网格剖分
- 等离子体模块新增了多个用于仿真平衡放电的接口
- 可通过半导体模块和波动光学模块进行光电元件仿真
力学
- 声学模块新增了两个用于模拟高频声波或几何声学的方法：射线声学和声扩散
- 传热模块新增模拟薄层、薄膜、杆和裂隙的功能，有效地减少对计算资源的需求
- 可通过结构力学相关模块模拟几何非线性梁、非线性弹性材料以及关节中的弹性
流体 & 化工
- 新增的代数湍流模型可以帮助实现更快的仿真：代数 y+ 和 L-VEL
- 支持栅板和风扇中的湍流分析
- 新增使用额外维度功能的反应颗粒床接口
- 新增化学接口，并对反应工程接口进行升级
总体介绍
- App 开发器
- 将模型转化为专业 App，与您机构中的所有人共享您的仿真分析成果。
- 通过表单编辑器中的拖放工具、或在方法编辑器中通过编程来定制 App。
- 可包含模型中的具体功能，也可在方法编辑器中通过编程定制新功能。
- 您可以在 COMSOL Multiphysics 中、或通过安装的客户端或网页客户端连接 COMSOL Server™ 以运行 App。
App 开发器： 太阳能电池板的流体和结构分析。通过 App 接口，用户可以更改风速设定，并重新求解模型，从而分析其中的流体动力学和结构属性。
- 通过导入的网格创建几何：
- 转换导入的网格为几何对象。比如，通过实体操作，将导入的机械零件网格用于流体或电磁仿真。
- 观看此视频
- 通过链接子序列调用几何子序列：
- 为 MPH 文件中的几何子序列创建库文件，并在模型中调用。有助于组织几何对象。
- 更灵活地使用导入网格：
- 新的复制网格操作允许用户从另一个模型组件的网格剖分序列中复制网格。
- 更快地处理大型阵列：
- 快速的实体操作简化了对有大型几何阵列的器件模拟工作，比如触摸屏和 MEMS 加速度计。
- 大幅优化了 CAD 装配体的仿真：
- 新的求解器算法可以对 CAD 装配体进行极其快速的网格剖分和求解，支持悬挂节点，并能得到足够精确的近似解。
- 额外维度：
- 向您的模型中加入抽象几何尺寸，进行多尺度仿真。
查看图片 » - 在给定间隔内搜寻特征频率：
- 支持通过输入期望频率数值，在给定间隔或复数值区间内搜寻特征频率。
查看屏幕截图 » - 全局材料和材料链接：
- 为模型组件中常见的材料创建材料库，并通过新的材料链接功能进行链接。
- 对材料集和用户定义函数进行扫描：
- 通过新的 Switch 特征来定义离散材料集或用户定义函数的参数化扫描。
- 参数化扫描中支持单位：
- 为用于参数化扫描的参数设定一个单位。
- 改进了求解过程中的探针功能：
- 与早期版本相比，提升了在求解中利用探针进行跟踪和绘制物理量的效率，并降低了对计算资源的需求。
模拟 CAD 装配体：对风扇装配体的振动分析。在带有“悬挂节点”的非一致性网格的所有域中使用了扫掠网格剖分，因此同时有六面体和棱柱单元出现。
- 光谱色表：
- 光谱色表中加入了紫色、并扩大了绿色的色调范围，以更真实地再现人类对可见光的感知情况。
- 改进了对纵横比的控制：
- 您可以在查看比例选择列表中选择无、自动或手动，在手动模式下，您可以手动调整 x、y 与 z 轴的察看比例因子。
- 等值线管状图：
- 您可以按照目前绘制流线图的方法绘制等值线管状图。
- 对表图和表面绘图进行预处理：
- x，y，z 的数值可进行缩放和转换，以更好地匹配其他数据集的值。
- 对表列和表格单元执行复制粘贴操作：
- 在表单中，您可以选中一列，右键点击并选择带表头或不带表头复制该列内容到剪贴板中。 您同样还可以选中某个表格单元的内容并进行复制。
- 编辑表头：
- 您现在可以编辑表头。 从文件中导入表格后，数据前的最后一个注释行会被作为表头。
光谱色表: 对比新的光谱色表（底部）与彩虹色表（上部）。新表中更重视光谱的紫色和绿色部分，能更精确地反映人类对可见光谱段波长的感知。
- 模型树中新增了专用的多物理场节点，更容易控制单个物理场之间的耦合，其中包含了以下多物理场耦合：
- 非等温流包括共轭传热（需要 CFD 模块或传热模块）
- 固定几何中的流固耦合（需要结构力学模块或 MEMS 模块）
- 光电元件的半导体-电磁波耦合（需要波动光学模块和半导体模块）
- 等离子体热源（需要等离子体模块）
- 洛伦兹力（三维模式需要 AC/DC 模块）
- 静态电流密度分量（需要等离子体模块）
- 感应电流密度分量（需要等离子体模块）
- 压电效应（需要结构力学模块、MEMS 模块或声学模块）
- 声-结构边界（需要声学模块）
- 热声-结构边界（需要声学模块）
- 气动声学边界（需要声学模块）
- 多孔弹性波的声-多孔介质边界（需要声学模块）
- 多孔弹性波的多孔介质-结构边界（需要声学模块）
- 背景势流耦合（需要声学模块）
- 声-热声边界（需要声学模块）
- 新的多物理场节点把之前版本 COMSOL Multiphysics 中的预置多物理场耦合特征合并在一起：
- 带有电磁热源的焦耳热
- 带有电磁热源的感应加热（需要 AC/DC 模块）
- 带有电磁热源的微波加热（需要 RF 模块）
- 带有电磁热源的激光加热（需要波动光学模块）
- 热应力（需要结构力学模块或 MEMS 模块）
- 焦耳热和热膨胀（需要结构力学模块或 MEMS 模块）
- 热电效应（需要传热模块）
专用的多物理场节点：通过非等温流专用多物理场节点创建的壳管式换热器的模型与 App。一旦根据模型创建了 App，就可以通过运行此 App 来求解多物理场耦合。
电气
- 新产品：射线光学模块
- 针对电磁波长小于周围几何的模型系统。
- 使用光线表述电磁波，它会通过均匀或变折射率介质，此时就可考察边界处的反射和折射情况。
- 从边界上和域内释放光线，同时利用了专门用于模拟太阳辐射及受照面的反射或折射光的释放特征。
- 通过专业化的后处理工具来分析光线轨迹，计算许多光线上的表达式，并可视化干涉图。
- 将射线追踪物理场与其他物理场耦合，比如结构应力和传热。
- 访问产品页
牛顿望远镜： 对牛顿望远镜进行仿真，使用抛物柱面镜和平面镜提供反射。结果显示了光线经过望远镜以及焦平面时的光线轨迹。
- 对周期性边界执行复制网格操作。
- 由物理场控制的自动网格划分建议会自动为周期性条件划分网格。
- 无限元自动网格划分
- 新的自动网格划分建议会自动对包含无限元的域应用扫掠（三维）或映射（二维）网格划分。
- 新的电流模拟选项
- 您现在可以在电流模拟和功率终端激励中使用介电损耗、损耗角正切材料模型。
无限元的自动网格剖分：本模型通过无限元自动网格剖分特征对电感器进行了模拟。
完美匹配层中的自动网格剖分： 本模型模拟了汽车后挡风玻璃的印刷 FM 天线。仿真中计算了天线的远场辐射模式和内部电缆线束的电场。自动网格特征支持用户一键式定义完美匹配层。用户也可对周期性边界条件执行相同的操作。
- 新增三个用于模拟局部热力学平衡（LTE）放电的物理场接口
- 平衡直流放电接口 — 对应于直流放电接口
- 平衡感应耦合等离子体接口 （还需安装 AC/DC 模块）— 对应于感应耦合等离子体接口
- 组合感应/直流放电接口（还需要 AC/DC 模块）— 结合上述两种放电，主要针对焊接应用。
- 介电接触
- 介电接触边界条件用于表示与等离子体接触的介电材料边界，此时，用户可以在介电材料的背面施加偏压，无需导入介电材料的几何。
查看屏幕截图 » - 金属接触
- 除电势外，金属接触边界条件可通过固定电流或外部电路驱动，可带来更加稳定的系统和更好的鲁棒收敛性。
查看屏幕截图 » - 改进的终端特征
- 终端特征得到了升级，现支持通过固定电流进行驱动，因此可以用于计算容性耦合等离子体 （CCP）中的直流偏压。
感应耦合等离子体（ICP）矩： 模拟 ICP 矩。仿真结果显示了大气压下的 ICP 炬中的电和热特征。
- 新的掺杂指定工具
- 两个新特征代替了半导体掺杂模型特征：解析掺杂模型和几何掺杂模型。
查看屏幕截图 » - 半导体初始化求解
- 半导体初始化求解支持对二维网格中掺杂剂浓度变化较大的区域进行网格细化。
- 光电子学接口
- 新增两个接口：半导体光电子学，波束包络接口以及半导体光电子学，频域接口，支持对与光场相互作用的体、直接带隙半导体的模拟。 新增 GaAs PIN 光电二极管模型，演示新增的光电子学接口。
- 自发发射
- 对于直接带隙材料，可在新的光电子学接口中模拟自发发射现象。
- 光吸收和受激发射
- 在新的光电子学接口中，可计算由光吸收带来的材料复介质常数或折射率的变化，并将计算结果用于修正电磁波在材料中的传播。
- 隧道电流
- 绝缘子界面和浮栅这两个边界条件，支持模拟通过绝缘挡板的隧穿电流，以及在浮栅上的电荷累积。新增的电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM) 模型，演示了这两个边界条件的使用。
- 模拟阱
- 新增阱辅助复合和显式阱分布特征，支持对阱进行详细模拟。
通过一个新模型演示了如何模拟由硅纳米线制成的全包围栅 MOSFET 器件中的表面阱。
查看屏幕截图 » - 带隙变窄模型
- 半导体材料模型中新增了两个Band-Gap Narrowing Models：Slotboom 模型和 Jain-Roulston模型。
*几何掺杂模型中的新特征：** 浓度会随着与域左侧边距离的增加以高斯分布衰减。本模型演示了如何适应曲线边界。
自动网格细化： 在双极场效应管模型中，使用半导体初始化求解，根据掺杂浓度执行自动网格细化。色表显示了掺杂浓度，在浓度梯度较高的区域网格密度会增加。
光电子学物理场接口：图中展示新增的 GaAs PIN 光电二极管模型。模型通过光电子学物理场接口创建，可以轻松实现半导体和波动光学接口的耦合。半导体接口计算了由于吸收造成的折射率变化；波动光学接口计算了入射光的强度和传播情况。
隧道电流： 在电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）器件的编辑和擦除过程中的隧道电流流动。
力学
- 薄层
- 由于整体几何与层厚度之间的纵横比很大，薄层的模拟常常难度较高。薄层特征提供了几种集总模型来简化薄层的传热计算：包括热阻层（例如，两个金属件之间的空气隙），高导热层（例如 PCB 上的铜层）。在没有特定假设时，现在可选择第三个选项： 在薄层上求解完整的传热方程。此时，会自动针对这一层生成专用网格，不会增加几何剖分的难度。本特征用到了模拟额外维度的新核心技术。
查看屏幕截图 » - 薄膜
- 新的薄膜特征支持对膜流动区域的传热进行模拟。通过薄膜特征，您无需在几何中精确表示流体膜，可创建集总模型来高效地模拟传热。薄膜特征提供了针对流体膜的热属性以及流动属性的专门设定。本特征用到了模拟额外维度的新核心技术。
查看屏幕截图 » - 裂隙
- 新的裂隙特征将裂隙作为薄多孔介质，进而模拟其中的传热。在裂隙特征的帮助下，无需在几何中表示裂隙厚度，可创建一个集总模型来提高模拟效率。裂隙特征提供了针对流体、固体以及流动属性的专门设定。可在流体流动接口中定义流体，比如裂隙流接口。本特征用到了模拟额外维度的新核心技术。
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地热加热： 地热加热是一种提供家庭供暖的高效能源利用方式，集热器被安装在地下环境中。模型对比了嵌入地下的不同模式与花园最表层土中的典型热属性。
蒸发： 本模型模拟了烧杯中的水在有相变和无相变时的加热与冷却。模拟蒸发时，同时考虑了质量守恒。
- 高导电棒中的传热
- 当低导热实体中包含多个高导热棒时，比如钢筋混凝土，分析时就不应忽略其中的传热影响。不过如果考虑到几何的纵横比以及其中所包含的网格剖分，在几何中用狭窄区域代表导热棒并不合理。新的细棒特征可用于创建集总传热模型，将高导热棒作为边来进行模拟。
查看屏幕截图 » - 低温损伤分析
- 现在可以利用生物组织特征中的受损积分分析温度阈值来进行低温分析。您可以定义两个温度阈值：在一个温度阙值下，低温破坏会逐渐出现，在另一个温度阙值（更低）下，会出现组织坏死。
查看屏幕截图 » - 适用于湍流模拟的风扇、内部风扇和格栅
- 新版本对风扇、内部风扇和格栅特征进行了升级，现已支持湍流模型。可通过这些特征创建集总模型，在模型中用边界条件替代对设备的详细描述。举个例子，风扇边界条件会使用扇形曲线来确定设备中的压降，同时为其他的因变量设定合适的条件。当使用非等温流耦合特征时，会包含风扇出风道处温度场的混合效应。
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参与介质： 熔化后的玻璃液通过热辐射进行冷却。本案例分别使用了 COMSOL Multiphysics 中的三种参与介质热辐射模型，对比了它们的精度与计算成本。
曲线坐标接口： 本案例模拟了各向异性的纤维材料中的传热。通常这种材料沿纤维方向热导率较高，而垂直纤维方向热导率较低。在模型中， 由于很难定义纤维走向，所以需要使用曲线坐标接口定义纤维走向，从而定义材料属性。
- 城市太阳位置列表
- 在将太阳视为外部辐射源的表面对表面辐射模型中，新增对较大型城市位置参数（纬度、经度和时区）的自动定义选项。
查看屏幕截图 » - 指定点/线热源维度的选项
- 在线热源和点热源特征中，新增用于指定热源半径的选项。这项操作可以避免出现由于非物理无限集中热源而造成的网格依赖性解。在本特征中，不要求网格单元尺寸与热源半径相匹配：热源采用粗化网格剖分。此外，将热源处理为一个域而非一个点，对靠近热源位置的区域使用细化网格，可生成匹配对应几何的稳定解。
查看图片 » - 离散坐标法中新增离散阶数
- 在参与介质中传热以及参与介质中辐射接口，已支持离散坐标法中的常数离散阶数。由于低阶离散减少了自由度数量，因此可以加快计算速度。
- 热弹性阻尼和压力功
- 新的热弹性阻尼特征扩展了 COMSOL 软件的现有功能，现已支持模拟由于振动压缩而产生的固体加热。特别是，本特征可精确处理带有非常数热膨胀系数的材料。使用热膨胀多物理场节点时，热弹性阻尼会自动由此产生。
查看屏幕截图 » - COMSOL 材料库中的所有材料均已增加材料热性能
- COMSOL 材料库进行了升级，库中所有材料均已加入热分析所需的材料属性。
- 表面对表面辐射方法
- 在表面对表面特征中，改进了计算性能、模拟能力以及后处理等方面。
- 辐射代码的并行处理
- 表面对表面辐射视角因子的计算代码进行了升级，现已支持共享内存并行。当 COMSOL Multiphysics 被允许访问对多核处理器时，会大为缩短表面对表面辐射模型中的装配时间。
- 支持壳与固体接口耦合的辐射
- 现支持对具有相同温度与辐射度场的域接口和壳接口进行耦合，比如，固体传热接口现在可与薄壳传热接口相互耦合。对于壳与固体之间被一个区域（通常为空气或真空）分隔开的情况，我们现在可以对它建立表面对表面模型，并用几何（无需剖分）代指分隔物。
- 对视图因子的后处理
- 在激活表面对表面辐射的传热接口中，新增了一组运算符，可在表面对表面辐射中作为辐射率变量进行分析。在这些运算符的帮助下，我们现在可以重新取回辐射率变量的值，同时可以计算给定几何的几何视角因子。
- 对辐射物理量的精确后处理
- 通过新的后处理变量，现在可以对在高斯点处的辐射率变量按其所定义位置进行绘制。这项操作可避免在基于 Lagrange 点的绘图中进行不必要的平滑操作，便于对这类绘图进行分析。
- 盘上局部热源的热传导分析
- 参数化双管式换热器几何
- 双管式换热器
- 微流道热沉
- 通过编织碳纤维的各向异性传热
- 玻璃盘中的辐射冷却
- 混合漫-镜面反射标准模型
- 地板加热的地热回收
- 蒸发器冷却
- 多物理场耦合
- 多物理场节点下新增多物理场耦合，易于进行多物理场耦合。
- 声-结构边界
- 内部声-结构边界
- 声-热声边界
- 热声-结构边界
- 内部热声-结构边界
- 多孔弹性波（或弹性波）接口中耦合固体力学和多孔材料域的多孔-结构边界。
- 压电效应连接了固体力学接口和静电接口，模拟压电材料。
- 背景势流耦合
* 这些接口需要结构力学模块
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声学射线追踪： 通过声学射线追踪模拟小型音乐厅中的声音传播。
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声扩散： 通过声学扩散方程模拟了一座两层单户住宅中的声学现象。
- 其他多孔声学流体模型
- Zwikker-Kosten
- Attenborough
- Wilson
- Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL)，六参数半经验模型
- Johnson-Champoux-Allard-Pride-Lafarge (JCAPL)，八参数半经验模型
查看屏幕截图 » - 其他狭窄区域声学流体模型
- 狭缝
- 圆形管道
- 矩形导管
- 等边三角形导管
- 用户定义
查看屏幕截图 » - 热声学接口中新增了边界条件：
- 壁条件中新增了用于指定滑移/无滑移以及等温/绝热的选项。通过结合所有现有力学与热力属性，您仍可以模拟边界上的其他行为。力学条件选择列表中新增无滑移选项。
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- 壁
- 内部壁和内部阻抗
- 力学条件（无滑移、滑移、应力、阻抗等等）
- 传热条件（等温、绝热、热通量）
- 域源
- 离散化弹簧阻尼器
- 新增弹簧阻尼器特征，可以连接弹簧、粘性阻尼器的两端，也可连接弹簧和粘性阻尼器。这两个点可以位于刚体域或附件中，其中一个点还可做接地处理。按照这两个点当前位置的方向施力。
- 关节中的弹性
- 关节中约束的自由度现在可表示为弹性。这可以用于实现以下目的：
- 增加关节中的物理刚度，比如轴套
- 存在闭环的情况下，解决过约束
- 创建新的关节类型；指定一个自由度为弹性（但不含刚度），可以释放当前关节中的一个自由度。
- 基部运动
- 新增基部运动特征，赋予关节的源端指定位移、速度或加速度。基部运动在独立的全局特征中指定，可在单个关节中引用。
- 连接壳与梁
- 现在，您可以通过多体动力学接口中的一个关节连接由壳接口模拟的部件。
- 刚体自由度总结
- 在多体动力学的设定窗口，新增刚体自由度总结区域，提供了由刚体和关节带来的自由度数量和约束设定。这些信息对于确定一个结构为完全约束或过约束非常有用。
查看屏幕截图 » - 瞬态初始化
- 新增了一套工具组，用以控制瞬态初始化。
- 新增多物理场耦合功能
- 现在多体动力学接口可以与固体传热接口，或者声压方程接口通过多物理场节点进行耦合分析。
- 新增案例：
- 高尔夫挥杆的力学分析
- 人体在坐姿下的生物力学分析
- 卡车吊机
- 吊机连接系统的优化分析
- 洗衣机中的行走不稳定性
- 洗衣机装配件的震动分析
- 模拟陀螺效应
货车吊机： 吊机中包含 14 个刚体和 17 个的关节。模拟了载荷周期，并求解了立杆和轴的受力情况。
优化吊机连杆： 对货车吊机的连杆几何进行了优化。允许三个轴独立移动，从而将一系列吊机位置上承担载荷的立杆上所受的力降到最低。
- 新增疲劳求解步骤
- 新增疲劳求解类型。它有以下优势：
- 可在底层的参数化或瞬态分析中选中一个载荷周期。对于单一周期，无需进行单独的额外求解。
- 在疲劳求解中，不会求解其他物理场接口。
查看屏幕截图 » - 应力寿命疲劳模型
- 新增了一组应力寿命疲劳模型。主要用于根据应力范围计算循环疲劳的数量。其中包含三个模型：
- S-N 曲线
- Basquin
- 近似 S-N 曲线
查看图片 » - 应变寿命疲劳模型
- 新增了一组应变寿命疲劳模型。主要用于根据应变范围计算循环疲劳的数量。其中包含三个模型：
- E-N 曲线
- Coffin-Manson（4.4版本中已有此功能，但在5.0 版本中移动至此模型分类中）
- 组合 Basquin 和 Coffin-Manson
- 三维分布变量
- 调整了矩阵直方图高度选项中的纵横比比率，以匹配其他尺寸。当在累积损伤分析、计数应力循环和相对疲劳利用率中用到分布变量时，会用到该选项，以通过三维的方式对结果进行可视化。
眼镜架疲劳破坏：本例使用组合 Basquin 和 Coffin-Manson 模型来将应变大小与低循环和高循环疲劳中的疲劳寿命相联系。通过受弯曲的眼镜模型展示了疲劳准则。图中显示了第一主应变和第三主应变，分析显示眼镜架将在鼻梁位置的薄截面处断裂。
应力寿命模型：发动机连杆的疲劳寿命。使用多体动力学模块对 Basquin 模型中的载荷周期进行模拟。
疲劳求解特征： 粘塑性焊点的疲劳破坏。模拟了几个不同的周期，最终得到稳态载荷周期。通过疲劳求解，直接处理了稳定的载荷周期，没有单独再去重新计算上一个周期。
三维分布变量： 框架关键点处的应力分布。矩阵直方图显示了对给定平均应力和给定应力大小的循环试验次数。
- 对 CAD 装配体的高效剖分和求解
- 新的求解器算法可以实现对复杂 CAD 装配体的快速网格剖分，支持悬挂节点，并能生成足够的近似解。
- 几何非线性梁
- 梁现在支持大的形变：大转角和小应变。
查看图片 » - 弹簧和减震器
- 弹簧基础和弹性层特征更加通用，现支持在矩阵表单（而非组件）中输入：弹簧力 vs. 位移以及阻尼力 vs. 速度关系。
- 浸润膨胀
- 固体力学接口、梁和桁架接口新增了浸润膨胀。
- 壳与梁的耦合
- 壳与梁的耦合中新增了多个选项：共用边、平行边、梁上的点到壳边，以及梁上的点到壳边界。
- 新的压电设备接口
- 压电设备接口被多物理场压电效应节点取代，其中结合了固体力学接口和静电接口（另见 MEMS 模块）。
- 改进了膜接口
- 膜接口中的材料模型现为：正交、各向异性或各向同性（需要非线性材料模块）。
- 固定几何的流固耦合接口
- 新的流固耦合，固定几何多物理场耦合是一个简化版的流固耦合，不含流体的变形网格，适用于结构变形很小不会影响到流体域几何的情况。耦合中包含两个效应：
- 流体对固体的力，比如压力和粘性
- 速度作为流体的边界条件
- 壳和板接口中点质量
- 在壳接口中新增点质量节点，可输入质量惯性矩。
- 壳和梁接口进行了大量升级
- 壳和梁可被连接至多体动力学模型。新的绘图类型清晰显示了壳与梁单元的厚度与取向。
- 新增案例：
新增案例 - 连接壳与梁： 本案例展示了在不同的情况下，如何连接壳和梁单元。并将与相同几何的固体力学分析结果进行了比较，以验证结果。
壳和梁的各种改进： 本模型包含一个横轴可移动的洗衣机的简化版多体动力学模型。首先进行特征频率分析，计算固有频率和整个装配体的模态形状。然后进行瞬态分析，找出包含在外壳中的振动，在旋转周期中将其模拟为柔性壳，
- 非线性弹性材料
- 新增了多种小应变非线性弹性材料：
- Ramberg-Osgood
- 幂律
- 单轴数据
- 双线弹性
- 用户定义
- 超弹性薄膜
- 薄膜现在可调用超弹性材料模型。
- 新增案例：橡胶气球的充气过程 - 膜
- 该版本的气球膨胀模型显示了如何用膜接口模拟薄层超弹结构。
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幂律模型的设定窗口。
Ramberg-Osgood 模型的设定窗口。
- 非线性弹性材料
- 新增了多种小应变非线性弹性材料：
- Ramberg-Osgood
- 双曲
- Hardin-Drnevich
- Duncan-Chang
- Duncan-Selig
- 用户定义
双曲定律模型的设定窗口。
Hardin-Drnevich 模型设定窗口。
流体
- 代数湍流模型：代数 y+，L-VEL
- 新加入的代数湍流模型 y+ 和 L-VEL 是增强型粘度模型，可用来求解诸如电子冷却应用中的内部流动。代数湍流模型可以有效减少对计算资源的需求，且更具鲁棒性，但精度要低于诸如 k−ε 模型或 Spalart-Allmaras 模型等的传递方程模型。新增的湍流模型可用于单相流和弱耦合多物理场接口：非等温流和共轭传热。
查看图片 » - 新增了流体流动的入口边界条件
- 校正了入口边界条件，以改进质量守恒、稳定性和实用性。
查看屏幕截图 » - 改进了湍流模型
- 修改了所有湍流模型中的公式，以提升湍流模型的稳定性和非线性收敛性，解决此前可能出现的收敛曲线“拉平”现象。
- 混合物模型和气泡流接口中的伪时间步进
- 气泡流和混合物模型接口支持伪时间步进，降低了求解稳态模型的难度。
- 反应流的 SST 湍流模型
- 反应流接口中新增了 SST 湍流模型。
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湍流： 对管道系统中的湍流进行模拟。结果显示了弯曲部位后的分离区、出口处的漩涡以及管道中的压降。
升级了风扇和栅板特征： 升级了风扇、内部风扇和栅板特征，现已支持湍流。此外，也相应地升级了非等温流耦合内部风扇特征。
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圆喷孔燃烧器： 模拟了在一个圆喷孔燃烧器中的湍流燃烧。结果显示了反应射流中的温度和二氧化碳质量分数。
- 旋转机械，多相流
- 搅拌器模块中现已支持求解旋转机械中的两相流。新增的“旋转机械，混合物”模型综合了旋转机械以及两相流混合物模型中的功能。在模型向导的“旋转机械，多相流”子分支中，新增了两个接口：一个针对层流，一个针对湍流（使用 k−ε 湍流模型）。
App 库中新增的 App，支持您通过更改碟形搅拌器的几何参数、桨叶数量和种类，以及工作条件进行模拟，得到桨叶扭矩以及所需功率。
- 改进了“层流两相流，移动网格”接口
- 针对曲线边界改进了Navier 滑移，外部流体接口，流体-流体界面，壁面接触特征。
- 滑动流接口进行了一些升级：
- 对称、流动和对称，以及热合并为一个单独的特征，称为对称。
- 流动连续性和热连续性合并为一个单独的特征，称为连续性。
- 周期性流动条件和周期性热条件合并为一个单独的特性，称为周期性条件。
- 开边界特征现包含对传热和流体流动的设定。
- 数密度重建
- 现支持在轴对称边界上重构数密度。
- 新增教程模型：电荷交换室
- 在科学仪器的设计中，气室有多种重要的用途，可以用来定义仪器主真空系统中的高压区。例如在本应用中，我们要设计一个 100 mm 长的高压区碰撞池，其中的工作压力为 1e-3 Torr，在主真空系统中的压力为 1e-5 Torr。在质谱仪中，典型的应用是在感应耦合等离子体质谱仪（ICPMS）中去掉质谱干涉，或者作为碰撞池促进离子分子反应或串联质谱仪（MS-MS）中的片段。本模型需要粒子追踪模块。
电荷交换室：气室用来定义仪器的主真空系统中的高压区。质谱仪的典型应用包括在感应耦合等离子体质谱仪（ICPMS）中去掉质谱干涉，或作为碰撞池来促进离子分子反应或串联质谱仪（MS-MS）中的片段。
- 裂隙
- 新增的裂隙特征模拟薄多孔介质的裂隙中的传热。使用裂隙特征可以不需要在几何中绘制出裂隙的厚度，提供了集总的模型，进行高效的建模。其中提供了专用的设定，用来定义流体和固体部分，以及流动属性。可以通过流体流动接口来定义流动，例如裂隙流接口。这个特征使用了最新的核心技术来模拟额外的维度。
- 多孔介质稀物质传递 接口
- 多孔介质稀物质传递接口是一个模型向导中化学物质传递下新增的条目，包含缺省的多孔介质传递属性域特征。它用来取代和统一原有的多孔介质中的溶质运移和物质传递接口。多孔介质稀物质传递接口还包含多孔介质特征所需的数值稳定方法，可以当存在某些数值解析不够的区域得到平滑的浓度。其中还包含物质源特征，用于多孔域中化学物质的源（或汇）。
- 部分饱和多孔介质特征
- 稀物质传递接口的部分饱和多孔介质特征可以用来模拟部分饱和多孔介质中的对流、扩散、分散和挥发。此外，在稀物质传递接口中新增的多孔介质传递属性可以提供同样的功能。其中还包含物质源特征，用于多孔域中化学物质的源（或汇）。
- 基于质量的浓度
- 稀物质传递接口中的基于质量的浓度特征可以用来指定每种物质的溶剂密度和摩尔质量。
- Danckwerts 流入条件
- 稀物质传递和Nernst-Planck 接口中流入特征中新增了 Danckwerts 流入条件。
化工
- 反应颗粒床接口
- 为了降低反应颗粒床的模拟难度，新增了一项用以模拟颗粒内传输与反应方程的特征，该特征用到了额外维度的新核心技术。额外维度被设定为一维，可以对颗粒内的平均浓度进行后处理。
- 新增模型：多尺度填充床反应器。填充床反应器是化工行业中最常见的反应器之一，主要用于合成以及废水处理和催化燃烧。本模型分析了环绕颗粒的反应器气体中的浓度分布（宏观），同时用到了模拟每个多孔催化颗粒中浓度分布（微观）的额外维度。
- 化学接口
- 新增化学接口，同 COMSOL 材料库类似，其中包含给定化工反应系统中的热力学和动力学属性库。
查看屏幕截图 » - 修改了反应工程接口
- 修改了反应工程接口以提升用户体验，本接口节点新增了五个特征：初始值，可逆反应组，平衡反应组，物质组和辅助源。
- 此外，还包含以下子特征：反应组特征中新增了反应热力学（可逆和平衡），并在物质组中新增了两个子特征（物质活性和物质热力学）。同时还新增了三个物理属性：能量平衡，平衡物质矢量，和全局活性标准状态。
- CSTR 反应器现支持多个入口和出口（将质量平衡属性由定常质量更改为通用质量），并支持注入和排出。所有原料流中流入物质均可添加（在之前版本中，反应工程接口针对一种原料仅支持一种原料流）。
- 反应特征可基于体积或表面（在之前版本中，这是两项单独的特征）。
- 如果某物质被设定为表面物质，则将进行改进后的表面反应求解。此时，会使用反应速率表达式而非质量平衡，在空间依赖的模型中，产物可以根据流入条件正确地导出。
- 存在表面反应时，会在能量平衡中加入热通量，
- 并会根据质量作用定律中的活度而非浓度（mol/m^3）来确定反应率。
- 对于利用生成空间依赖性模型特征生成的空间依赖的模型，不会链接回反应工程接口。
查看屏幕截图 » - 多孔介质稀物质传递接口
- 在模型向导的化学物质传递中新增了多孔介质稀物质传递接口，并缺省包含多孔介质传递属性设定。本项特征取代并统一了多孔介质中的溶质传递和物质传递。在多孔介质稀物质传递接口的多孔介质特征中，还包含了数值稳定方法。在这项功能的帮助下，即使对于包含未被充分解析区域的域，也可以给出一个平滑的浓度场。同时还新增了物质源特征，用于说明多孔域中化工物质的源（或汇）。
查看屏幕截图 » - 部分饱和多孔介质特征
- 稀物质传递接口的部分饱和多孔介质特征，支持模拟部分饱和多孔域中的对流、扩散、吸附、分散和挥发。此外，稀物质传递接口中新增了多孔介质传递属性特征，您可在此实现相同的功能。同时还新增了物质源特征，用以说明多孔域中化工物质的源（或汇）。
查看屏幕截图 » - 基于质量的浓度
- 在稀物质传递接口中基于质量的浓度特征，支持指定每种物质的溶剂密度和摩尔质量。
查看屏幕截图 » - 平衡反应
- 稀物质传递接口，多孔介质稀物质反应流接口和 Nernst-Planck 接口中新增了平衡反应域节点。
查看屏幕截图 » - Danckwerts 流入条件
- 在稀物质传递和 Nernst-Planck 接口中，新增 Danckwerts 流入选项。
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多尺度三维填充床反应器： 新增模型，用以说明新增的反应颗粒床接口。
氯气洗涤塔的中和作用： 新增模型用以说明新增的平衡反应特征。
反应颗粒床接口： 新特征，支持在填充床中对反应催化颗粒进行多尺度模拟。可以说明每个颗粒内部的微观浓度，以及床层体积中的宏观浓度。
*平衡反应特征：** 很多工业生产过程都会遗留下一些有毒的溶解金属离子，目前，人们常用络合作用来去除这些金属离子。本模型演示了在净化反应器中通过二胺银络合银离子，进而将其去除。在管式反应器的膜中加入氨气，可以去除水流中的银离子。
- 改进了多孔电极特征
新的额外维度核心技术现在可用执行多孔电极特征。这项技术会影响锂离子电池接口、二元电解质电池接口，以及多孔电极和辅助插层材料的节点。现在可以使用轴向和浓度依赖固体扩散系数。在 GUI 中，您可以设定参数 Ds 为 Ds (xspce1, liion.cspce1)，其中 Ds (arg1, arg2) 是用户添加的以粒子位置和局部浓度为参变量的方程 （在定义节点下添加）。
- 升级后的锂离子模型和材料库
- 对材料库中所有的电池种类进行了升级，插入了非等温属性。新增了正和负锂离子电池的电极材料。现已包含聚合物和液体电解质。
锂离子电池阻抗： 新模型中使用了锂离子电池接口和优化接口（需要优化模块），仿真分析了锂离子电池中的交流阻抗。
- 新增模型: 微连接泵的三维电镀模型
- 在本模型特征中，在一个三维变形几何中耦合了对流-扩散和电镀。
微连接泵的三维电镀模型： 新增的模型特征，在一个三维变形几何中耦合了对流-扩散和电镀。
- 非镀层/非腐蚀边界
- 在电镀和腐蚀接口中，新增了一项缺省特征，即非镀层/非腐蚀边界，用于指定无形变（法向方向）的边界。本项特征可以在任意几何中对变形电极和无形变边界之间的点/变条件进行一致性处理。电镀模块进行了同样的升级。
- 新增模型：钢管中的二氧化碳腐蚀
- 模型中包含一个稀物质传递接口和四个平衡反应特征。在靠近钢表面的边界条件中包含水溶液中的七种物质。
- 描述“边上电流分布，BEM”接口的新方法：
- “边上电流分布，BEM”接口求解了由一系列管道组成的电极周围的 Laplace 方程，它们在模型中被定义为边，每个边中均包含一个参数，定义了它的半径。三维组件中现已支持边的 BEM 接口。对于可以近似为一套管道的复杂几何，本接口可以极大地减少剖分时间、求解时间和内存占用情况。它的一个典型应用便是模拟浸没在海水中的钢结构（如图所示）。在电池与燃料电池、电镀和电化学模块中，同样可以使用本特征。
钢管中的二氧化碳腐蚀： 新增模型，通过稀物质传递接口以及四个平衡反应特征进行求解。在靠近钢表面的边界条件中包含水溶液中的七种物质。
- 电解分析接口中的反电极势特征
- 在所有的电化学产品中均加入本项新特征，用于解决单元内整体电荷平衡问题。您可以阅读更新后的葡萄糖传感器模型来了解本项特征。这项特征在电池与燃料电池、电镀和腐蚀模块中同样可用。
反电极特征：本项特征通过自动更改电极势来保证单元内的整体电荷平衡，从而使单元内的所有电极电流的积分为零。
多功能
- 多目标优化
- 新工具可以通过将多个优化研究组合起来实现多目标优化研究。
- 支持停止求解和继续求解
- 当您停止任何优化求解器后，都可以选择继续进行优化分析。
- 新增参数估计研究步骤
- 新增的参数估计研究步骤简化了基本参数估计和目标匹配。
- 改进和新增优化方法
- 新增的无导数方法，可以使用通过线性近似进行约束优化（COBYLA），以及改进的优化求解器。这是一种无导数约束优化的迭代方法，每个迭代步通过在单一的顶点和可信区间内插来限制每个变量的变化，构建对象和约束函数的线性近似。
多目标优化： 对用于振动基座上安装重零件的支架进行多元优化分析，模型通过减重优化确定孔径和压痕的宽度，图示为优化所得到的钢支架中的应力分布。
- 累加器
- 累加器特征是一个通用目标的工具，在域或边界上定义具有累加意义的因变量，这些变量的结果根据穿过域或碰撞到边界的粒子数量来累加，这些累加变量可以根据域和粒子的属性变化。内置设定不仅可以用基于每个粒子的当前位置来计算累加变量，还可以基于每个粒子所有前序时步的位置来计算。累加器可以用来在确定区域计数粒子，或者计算不同粒子属性的密度，例如质量密度、数密度和电荷密度。
- 另外，累加器可以添加到壁、出口或者轴对称边界。在这种情况下，只在边界上定义累加变量，并且只当粒子与边界相互作用时才计数。这样就提供了一种有效方法来计数与壁面之间的碰撞，还可以用来计算任意粒子属性在边界上的通量。例如，一个累加器可以用来计算边界上的动量通量，然后它可以用来计算压力。累加器可以与 ALE 耦合使用，从而分析粒子在表面上的通量累积产生的几何变形。
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- 腐蚀：可以用来计算选定边界上的腐蚀速率（见上文）。
- 质量沉积：支持计算选定边界上的总沉积质量。
- 边界载荷：可以用来计算选定边界上由于入射粒子通量产生的单位面积上的力或压力，计算得到的值可以用于结构力学仿真。
- 质量通量：可以用来计算选定边界上的质量通量矢量或法向质量通量。
- 刻蚀：可以用来计算选定边界上的刻蚀速率（见上文）。
- 电流密度：可以用来计算选定边界上的电流密度或法向电流密度，计算得到的值可以用于电流仿真。
- 热源：可以用来计算选定边界上由于入射粒子通量产生的热源，计算得到的值可以用于传热仿真。
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腐蚀特征： 当移动通过弯管时，沉积粒子可以有足够的动量来碰撞管道壁。粒子轨迹绘制在左边，冲蚀磨损率绘制在右边。
带有薄壳粒子的介电泳力得到改进： 两种不同尺寸和物理属性的血细胞的介电泳分离。
- 表达式
- Finnie
- E/CRC
- Oka
- DNV
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- Oseen 校正：在低相对雷诺（Reynolds）数条件下 Stokes 拖曳定律的替代方案。
- Hadamard-Rybczynski：适用于极端纯气泡或液滴条件下计算拖曳力。
- 标准拖曳校正：一组相对雷诺（Reynolds）数的分段连续函数，在很宽的数量级范围内有效。
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- Basset：适用于近连续流。
- Epstein：自由分子流中粒子的渐进解。
- Phillips：与 Basset 和 Epstein 关系相同的渐进行为，使之适用于大范围的 Knudsen 数。
- Cunningham-Millikan-Davies：包括三个用户定义的参数，能用于获得对经验数据的最佳拟合。
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- 40 多种材料增加了一般数据属性。
- 30 多种材料增加了传热系数和热容。
- 10 多种材料增加了疲劳数据。
- 20 多种材料增加了热膨胀系数。
- 10 多种材料增加了应力断裂。
接口
- 新产品：设计模块
- 根据横截面形状创建放样对象
- 对实体和表面对象应用三维圆角和倒角
- 通过中面和加厚操作将实体转换为表面，或将表面转换为实体
- 封装几何元素以模拟周围域中的各种现象
- 导出几何文件为 Parasolid® 和 ACIS® 文件格式
- 通过识别几何不一致性以及接合曲面来创建实体，以进行几何修复
- 通过查找并删除圆角、短边、长条面、小面、尖峰和面来进行特征去除
- 手动删除面，并通过填充（创建新面）或修补（缩小或扩大相邻面）来修复由此产生的间隙
- 从实体对象中分离面以创建新的实体对象
- 封端孔或空白空间以填充空间并创建建模域
- 通过使周围表面生长或收缩来覆盖被移除的面，从而对这些面进行修补
- 新产品 - 设计模块
使用一系列放样和圆角命令创建叶轮的几何。
- 新支持的导入文件格式：
- Siemens NX™ (.prt)
- AutoCAD® (.dwg, .dxf)
- SOLIDWORKS® 2014
- Inventor® 2015
- 新的设计模块已提供三维 CAD 操作
- 放样
- 圆角
- 倒角
- 中面
- 加厚
- 新产品 - LiveLink™ for Revit®
- 新产品 - 设计模块
直升机斜盘底座，利用新的设计模块对它的边进行倒角处理。
- MATLAB 和 COMSOL Multiphysics 接口中的新增功能：
- mphevaluate, mphinterpolationfile, mphwritestl, mphreadstl, mphsurf
- MATLAB 和 COMSOL Multiphysics 接口中函数的改进：
- mphxmeshinfo, mphmean, mphmax, mphmin, mphint2
mphinterpolationfile: 新增 mphinterpolationfile 函数，可以创建用于 COMSOL 模型内插节点的文件。支持格点、逐节和电子表格等格式。
- 利用 Visual Basic for Applications （VBA）创建宏
- 您现在可以通过 Visual Basic for Applications （VBA）创建的 Excel® 宏使用 COMSOL Multiphysics 的功能。
- 支持本地语言
- LiveLink™ for Excel® 现在支持本地语言。
- LiveLink™ for Excel® 课堂教学许可证
- 让您的学生能通过 Excel® 来驱动 COMSOL Multiphysics 仿真
- 新产品：LiveLink™ for Revit®
- LiveLink™ 接口，可以使 Revit® 软件 2015 版与 COMSOL Multiphysics® 同步（当二者同时运行时）
- 在同步时，自动创建房间体积的几何对象
- 支持同步 Revit® 几何和 COMSOL Multiphysics® 之间的三维建筑单元（实体和表面）
- 同步几何是相互关联的，例如重新同步后，无需重新应用 COMSOL Multiphysics® 中的模型设定，即可在 Revit® 中修改建筑模型。
- Revit® 项目和 COMSOL® 模型之间的建筑单元同步选择
- CAD 导入模块的所有特征
- 访问产品页面
说明：房间声学模拟，其几何和建筑单元由 Revit® 设计，并通过 LiveLink™ for Revit® 链接至 COMSOL Multiphysics®。
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本模型和 App 模拟了 Halbach 转子中的静态磁场，Halbach 转子为外通量聚焦永久磁铁的磁转子。在这类设备中，对永磁场的精确模拟通常十分重要。而通过从模型生成的 App，工程师和技术人员可以专注于分析这一重点。
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