研究和求解器更新

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本版本改进了旋度单元公式的网格自适应、提升了集群计算的性能,新增了模态降阶的模态综合法。请阅读以下内容,了解有关研究和求解器的所有更新功能。

改进了旋度单元公式的网格自适应

新版本采用一种新的插值误差估计器对网格自适应方法进行了扩展,这使得“RF 模块”中使用的旋度单元公式能够进行更有效的网格自适应。新方法支持类型 1 和类型 2 的旋度单元。新增的频域,RF 自适应网格 研究可以为微波和毫米波天线及电路建模而设置网格自适应,使工作流程变得更加简单。

微带贴片天线模型,以 Thermal 颜色表显示自适应网格。 采用新增的“RF 自适应网格”研究的“RF 模块”微带贴片天线嵌入模型的自适应网格。
带有绿线和蓝线的一维绘图,y 轴为 S11,x 轴为频率。 采用新增的“RF 自适应网格”研究的“RF 模块”微带贴片天线嵌入模型。初始和最终网格的 S11 参数。

集群计算的性能提升

新版本针对集群计算,对有限元装配的核心机制进行了改进。数据局部性和网格单元分割得到了改进,这两个方面都有助于提升集群计算的整体性能。这些改进适用于多重网格和域分解预条件器。

带有蓝色、黄色和绿色线的一维绘图,y 轴为时间,x 轴为节点。 当使用新增的 嵌套剖分分割方法并且每个节点上的所有核心都由多线程使用时,网格细化版本的 Ahmed 类车体模型(6.3M 个自由度)在使用 5.5、5.6 和 6.0 版本时的 CPU 时间比较。在 16 个节点上,通过在每个节点上运行 2 个进程来获得最佳性能。使用多重网格时,求解时间为 3223 s,使用域分解时,求解时间为 1707 s。作为比较,在单个内核上,使用多重网格的求解时间为 87757 s。
带有蓝色、黄色和绿色线的一维绘图,y 轴为时间,x 轴为节点。 当使用新增的 嵌套剖分分割方法并且每个节点上的所有核心都由多线程使用时,网格细化版本的 Ahmed 类车体模型在使用 5.5、5.6 和 6.0 版本时的内存情况比较。

用于域分解的新粗化栅格方法

您现在可以使用 Nicolaides 方法创建粗化栅格校正。此方法可以用于构建过分粗化的过程,使其只包含几个未知项。通过此方法,您可以在域分解求解器的稳定性和性能之间取得平衡,其中标准粗化方法的替代方法可能计算成本过高,并且在没有粗化栅格的情况下不能进行运算。

新增的压力声学域分解方法

您现在可以用域分解 (Schwarz) 方法求解大规模压力声学(亥姆霍兹)问题。这种方法使用移位拉普拉斯 方法以及与非重叠 Schur 方法相同的内部重叠边界吸收边界条件,优点在于多重网格可以用作域求解器,且域分解方法不需要粗化栅格。

新增代数多重网格方法

标准或经典代数多重网格方法已扩展为一种新的支持集群计算的粗化方法,称为并行修正独立集合。此外,辅助空间 AMG 方法也得到了扩展,现在支持复值旋度单元公式。

批处理和集群计算改进

批处理集群计算 研究类型,包括扫描变量批处理扫描集群扫描,已得到改进。对于批处理集群计算,您现在可以同步批处理中的解和累积的探针表。新版本提供一种新的清理方法,用于移除外部进程的同步数据。默认情况下,这些新方法对于批处理批处理扫描 研究类型是启用状态。

生成默认绘图的新方法

现在,您可以在求解之前生成或重置默认绘图,方法是右键单击研究节点,然后选择显示默认绘图重置默认绘图

Vanka 求解器的新 Schur 补近似方法

新版本对 Vanka 求解器进行了扩展,为其矩阵块提供了一种新的近似因式分解方法。当使用块求解器 方法直接,存储分解 时,现在有一个选项可以使用近似因式分解,即对较大的块使用 Schur 补近似。这种方法可以为较大的块节省大量内存和 CPU 时间,例如,在具有充分发展的流入边界条件的大型三维流体流动模型中遇到的情况。您可以从 Vanka 求解器中或者已启用 Vanka 选项的 SCGS 求解器中使用此方法。

用于模型降阶的 Craig–Bampton 方法

新版本在“结构力学模块”、“多体动力学模块”和“转子动力学模块”中提供基于 Craig–Bampton 方法的部件模态综合法。Craig–Bampton 方法用于扩展模型降阶模态 方法,您现在可以在约束中包含模型输入。该方法将约束模态作为输入,作为标准模态基础的扩展。这些模态可以在单独的标准稳态参数化扫描 研究中计算。此外,模态降阶模型现在支持无状态和有状态形式。有状态形式使简化的方程组处于 COMSOL 方程机制的影响下,这使得降阶模型与其他方程的耦合更加容易。这种方法的另一个作用是,模态自由度可用于后处理或进一步建模。

包含基座和转子的模型,显示了 von Mises 应力。 您可以利用“转子动力学模块”进行部件模态综合法仿真,得到基座和转子的应力。
一维绘图的特写视图,其中显示绿色和蓝线,y 轴为位移,x 轴为时间。 完整模型与降阶模型之间平台右端垂直位移的比较。

参数化特征值问题解的重用

您现在可以在求解参数化特征值问题时选择起始矢量。此功能可以节省特征值问题的计算时间,其解随参数的变化而平滑变化。您可以在“半导体模块”中采用薛定谔-泊松 接口的模型中找到相关示例。将特征值搜索方法 设置为手动,通常可以将迭代次数减少至少 50%。

时域显式多物理场 dG-FEM 混合方法

您现在可以使用时域显式间断伽辽金-有限元混合方法求解耦合到压电域的弹性波,其中的压电部分用有限元法,并与使用时域显式节点间断法的弹性波耦合。这种方法可以处理较大的弹性域,适用于超声医疗器械的设计。

角钢梁模型,以 Twilight 颜色表显示压力波和剪切波。 利用 压电波,时域显式多物理场接口计算的角钢梁模型的压力波和剪切波。
带有绿线和蓝线的一维绘图,显示角钢梁模型的终端电压。 压电波,时域显式多物理场接口在角钢梁无损检测 (NDT) 装置中的应用。