COMSOL Multiphysics 5.5

5.4

NOVEDADES

COMSOL Multiphysics 5.4 incluye el nuevo producto COMSOL Compiler™, versiones ampliadas y mejoradas de Application Builder, COMSOL Server&trade, y COMSOL Multiphysics®, un nuevo módulo Composite Materials Module, así como actualizaciones y mejoras para todos los productos de ampliación de COMSOL Multiphysics®.

Nuevo producto COMSOL Compiler™

Utilizando el nuevo COMSOL Compiler™, el usuario puede compilar apps desarrolladas utilizando Application Builder en apps ejecutables indpendientemente, que pueden distribuirse y correrse en cualquier plataforma soportada (Windows®, Linux® y macOS) sin la necesidad de un archivo de licencias. Estas apps ejecutables pueden distribuirse dentro de una organización o a un amplio abanico de usuarios. Para compilar y crear apps ejecutables es necesario disponer de una licencia para COMSOL Compiler™.

Nuevo producto: Composite Materials Module

El nuevo módulo Composite Materials Module permite modelar laminados compuestos proporcionando un conjunto de herramientas de pre- y postprocesado para estructuras con decenas o centenares de capas. Combinando el módulo Composite Materials Module con nueva funcionalidad para cáscaras estratificadas, disponibles en los módulos Heat Transfer Module y AC/DC Module, los usuarios pueden realizar análisis multifísico en materiales compuestos, como calentamiento Joule en combinación con expansión térmica.

Pala de turbina eólica de compuesto laminado analizada con el nuevo módulo Composite Materials Module.

Resumen de las funcionalidades del núcleo

Las mejoras en la funcionalidad del núcleo del software COMSOL Multiphysics® incluyen varias prestaciones para organizar mejor el modelo. Se dispone de la capacidad de organizar conjuntos de parámetros en un modelo utilizando múltiples nodos de parámetros, así como la posibilidad de realizar barridos paramétricos sobre múltiples conjuntos de parámetros. Además, se pueden organizar la mayoría de los nodos del Constructor del modelo (Model Builder) en grupos y asignar esquemas de coloreado personalizados a modelos geométricos basados en selecciones. Entre las mejoras de rendimiento existe un nuevo esquema de asignación de memoria que proporciona cálculos varias veces más rápidos en el sistema operativo Windows® para ordenadores con los procesadores más modernos que tengan más de 8 núcleos.

Colores aplicados a las selecciones en un motor de inducción facilitando la navegación en este grande modelo 3D.

Resumen de Electromagnetismo

Para el modelado electromagnético, el módulo AC/DC incorpora una nueva librería de Partes con bobinas y núcleos magnéticos totalmente parmáticos y listos para ser usados. De forma similar, el módulo RF ha mejorado su librería de materiales con nuevos materiales de sustratos para modelado de circuitos impresos de RF, microondas y ondas milimétricas. El módulo Ray Optics Module añade herramientas de modelado mejoradas para análisis STOP (estructural-térmico-óptico). Finalmente, el módulo Semiconductor Module trae una nueva interfaz multifísica Schrödinger-Poisson Equation para conectar con la interfaz Electrostatics.

Un nuevo modelo tutorial de lente de Petzval ilustra la funcionalidad mejorada para análisis STOP en el módulo Ray Optics Module.

Resumen de Mecánica estructural y Acústica

Si nos vamos al modelado estructual y acústico, el módulo Structural Mechanics Module dispone de nuevas herramientas para análisis espectral de respuesta a los choques, con dos nuevos modelos que demuestran la funcionalidad. Con los módulos Nonlinear Structural Materials Module y Geomechanics Module, ahora se muede modelar el daño en materiales quebradizos como resultado de fisuras. Se ha añadido Interacción Fluido-Estructura (FSI) el módulo Multibody Dynamics Module para estudiar problemas donde un mecanismo interactúa con un fluido. Mientras tanto, en el Acoustics Module, una nueva condición de contorno de puerto facilita el cálculo de transmisión acústica y pérdidas de inserción, y una nueva opción Westervelt no lineal permite el modelado de acústica de presión con altos niveles de presión sonora.

Movimiento de cierre y movimiento hacia adelante inducido por el fluido de un mecanismo sumergido en un fluido, utilizando las nuevas herramientas demodelado disponibles en el módulo Multibody Dynamics Module. Las flechas magente muestran las velocidades estructurales y las flechas rojas muestran las velocidades de los fluidos. La superficie está coloreada con la presión.

Resumen de Flujo de fluido y Transferencia de calor

El módulo CFD trae dos actualizaciones importantes: la capacidad de modelar simulaciones con grandes remolinos (LES) y un conjunto totalmente remozado de herramientas demodelado para flujo multifase, que incluyue una nueva interfaz FSI para flujo multifase. Adicionalmente, se han añadido capacidades multifísicas en el Pipe Flow Module para conectar interfaces de flujo de una fase. Un nuevo método de radiación de calor en el módulo Heat Transfer permite reflexiones difuso-especular y surperficies semitransparentes, y se puede modelar transferencia de calor en estructuras con capas finas.

Simulación de nivel ajustado de un tanque cilíndrico con un obstáculo que se mueve hacia adelante y hacia atrás en la superficie de un líquido, lo que demuestra las nuevas capacidades FSI para flujo multifase en el módulo CFD.

Resumen de Química y Electroquímica

Para usuarios del módulo Chemical Reaction Engineering Module existe una interfaz de Termodinámica reformada y una nueva app que modela la conversión de la fase de gas del etileno y el etanol. Para el modelado electroquímico, el módulo Batteries & Fuel Cells Module proporciona una nueva herramienta para crear modelos concentradosde baterías y los usuarios del Corrosion Module pueden utilizar la interfaz de flujo multifase Level Set.

La app Reaction Equilibrium está diseñada para ser utilizada como una herramienta de enseñanza, tanto para proporcionar una comprensión de la dinámica del equilibrio químico como para mostrar cómo calcular resultados cuantitativos para la composición de equilibrio.

Vea la tabla comparativa de las últimas versiones de COMSOL y sus módulos

5.3a

NOVEDADES

Application Builder

COMSOL Multiphysics® versión 5.3a incorpora acceso de datos para los nodos de interfaces físicas; una barra de herramientas mejor para apps utilizadas en navegadores; así como numerosas mejoras de los objetos de formulario, el Editor de Formularios y el Editor de Métodos.

Barra de herramientas mejorada para aplicaciones en un navegador Web

Cuando se corre una app en un navegador web, la barra de herramientas principal tiene una interfaz de usuario mejorada con más opciones para personalización. Ahora se puede incluir texto, para botones y secciones, así como botones tanto grandes como pequeños. Esta mejora también ha sido incluida para apps que corran en el software COMSOL Multiphysics® en el sistema operativo Linux® y en macOS.

La app Helical Static Mixer corriendo en un navegador en la versión COMSOL Server™ 5.3a con los botones de la barra de herramientas mejorada.

Acceso a datos para el nivel de interfaz física

La funcionalidad Data Access, que hace que los ajustes del Constructor del Modelo y el Constructor de Aplicaciones estén disponibles en los objetos de formulario del Constructor de Aplicaciones, ahora está disponible para muchos otro ajustes en los nodos de interfaz física de más alto nivel.

Editor de formularios

Existen numerosas mejoras a varios objetos de formularios:

• Los botones de la barra de herramientas pueden tener tanto iconos como texto y pueden hacerse grandes o pequeños
• Se pueden añadir elementos de conmutación a objetos de formulario de Barras de herramientas, Tablas, y Gráficos
• Los botones de radio tienen un ajuste de Orientación para hacer que la lista sea o vertical (por defecto) u horizontal (nuevo)
• Los objetos de formulario Botón y Toggle Button (Botón de conmutación) tienen una opción de altura Manual para personalizar la altura del botón
• La nueva opción Trigger while dragging para los objetos de formulario Control deslizable posibilitan recibir únicamente el evento OnDataChange cuando el usuario de la app acaba de arrastrar el indicador del Control deslizable; esto es de utilidad si el método OnDataChange hace algo relativamente lento que solo se quiera realizar una vez, como construir una geometría compleja.
• Las expresiones booleanas como a < b pueden ser utilizadas en Secuencias de Comandos cuando se configuren propiedades y declaraciones Booleanas.
• Los objetos de formulario Tabla se pueden añadir como entradas para propiedades de array y matriz directamente desde la ventana de Herramientas de Editor, utilizando la funcionalidad Acceso a datos; previamente, se tenía que crear la tabla manualmente

Dos barras de herramientas con el ítem Toggle, uno utilizando un icono grande y texto y el otro utilizando iconos pequeños sin texto.

Existen también otras mejoras en el Editor de formularios:

• La funcionalidad de arrastrar y soltar soporta copiado mediante el mantenimiento de la tecla "Ctrl" cuando se pulsa para agarrar los ítems seleccionados, y funciona tanto para los modos Rejilla como Dibujo
• El modo Grid soporta arrastrar una caja de selección para seleccionar celdas múltiples y se aplica cuando se empieza a arrastrar o en una celda vacía o fuera del grid
• Para el modo Sketch, mantener la tecla "shift" mientras se arrastra para seleccionar ahora añade a la selección actual, mientras que anteriormente, se hubiera creado una nueva selección
• La interfaz para entrar argumentos de matriz se ha mejorado; se utiliza, por ejemplo, al definir valores por defecto para arrays 2D arbitrariamente grandes.

Copia y pega de los objetos de formulario seleccionados mediante arrastre mientras se mantiene la tecla "Ctrl".

Caja de selección utilizada para seleccionar múltiples objetos de formulario en el modo Rejilla.

Caja de selección utilizada con la tecla "Shift" para añadir a la selección actual en el modo Dibujo.

Editor de métodos

Para ayudar a editar el código del método, ahora se pueden comentar fácilmente las líneas seleccionadas en el Editor de Métodos utilizando el nuevo comando Toggle Comment, haciendo clic derecho sobre las líneas de texto seleccionadas o utilizando el atajo de teclado asociado, Ctrl+7. Adicionalmente, existen varios nuevos métodos integrados, como getComsolVersion para devolver la versión actual del software como una cadena de caracteres, y CreateDirectory para crear directorios de archivos. Además, algunos métodos se han actualizado para soportar más tipos de datos y opciones, incluyendo useGraphics, que ahora soporta limpiar objetos de formulario Gráficos, y error, que soporta encapsular errores de COMSOL Multiphysics®, proporcionando mensajes de error personalizados más ricos.

Haciendo clic en Toggle Comment (Ctrl+7) se comentan las líneas de código seleccionadas.

COMSOL Desktop

Esta versión permite realizar llamadas a métodos a los métodos del modelo donde se pueden especificar entradas de métodos, funcionalidad para transferir interfaces físicas o componentes completos entre archivos MPH, y gestión mejorada de archivos de recuperación.

Métodos de modelo y llamadas a métodos

Los Métodos de modelo, introducidos en COMSOL Multiphysics 5.3, permiten realizar operaciones complejas directamente en el modelo con el que se está trabajando, como configurar secuencias de geometría a partir de los datos en un archivo de texto, cambiar los ajustes del resolvedor basándose en criterios específicos, o crear grupos de gráficos plantilla. Cuando se crean y corren métodos, se pueden disponer de ciertas entradas que se desean especificar antes de correr el método. El nuevo nodo Methods Call, un subnodo del nodo de Definiciones globales, permite proporcionar entradas a sus métodos del modelo. Incluso puede crear múltiples nodos Method Call utilizando el mismo método del modelo, para entrar diferentes entradas por defecto para cada nodo. Las entradas del método se muestran en la ventana de Ajustes del nodo de llamada del método, automáticamente utilizando el tipo de objeto de formulario más apropiado para el tipo de entrada asociado. Como los métodos del modelo requieren el Constructor de aplicaciones, solo pueden ser creados o editados en el sistema operativo Windows®, pero las llamadas a los métodos se pueden correr y añadir a métodos del modelo existentes en cualquier plataforma.

La pestaña de la cinta Desarrollador con la nueva funcionalidad Method Calls.

Además de las llamadas a los métodos, existe una serie de mejoras en los métodos del modelo. Un nuevo método integrado selectNode permite seleccionar los nodos en el árbol del Constructor del Modelo que deberían de ser seleccionados y visibles en la ventana Gráficos, por ejemplo, después de correr un método del modelo. También se puede controlar la barra de progreso utilizando los métodos setProgress, setProgressInterval, y resetProgress, previamente solo estaban disponibles para los métodos de aplicación. Para ayudar en la depuración, la ventana Registro de depuración puede ser visualizada en la ventana del escritorio del Constructor del Modelo además de en la del Constructor de Aplicaciones.

Insertar Componente y Física vía la funcionalidad Copiar y Pegar

Las nuevas herramientas Insertar permiten copiar componentes o físicas completas de un modelo a otro. La funcionalidad Insertar componentes del modelo permite importar componentes completos de un modelo sobre su modelo actual. De forma similar, la herramienta Insertar física del modelo inserta interfaces físicas desde otro modelo en un componente existente en el modelo abierto. La dimensión espacial del componente que contiene las interfaces físicas originales no tiene que ser la misma que la del componente objetivo. Estas dos herramientas también proporcionan la funcionalidad Copiar-Pegar entre sesiones de COMSOL Multiphysics®, de forma que componentes y físicas también pueden ser copiadas y pegadas en otra sesión de COMSOL Multiphysics®.

La lista del Componente ahora contiene la herramienta Insertar componente del modelo, que abre el cuadro de diálogo Insertar componente donde el usuario navega para encontrar un modelo y selecciona los componentes de ese modelo para que sean insertados en la sección de COMSOL Multiphysics® actual.

La pestaña de la cinta Física contiene la herramienta Insertar Física del Modelo, que abre el cuadro de diálogo Insertar Física donde el usuario navega para buscar un modelo y selecciona las interfaces físicas que desea insertar en el componente seleccionado en la sección COMSOL Multiphysics® actual. La lista de interfaces físicas también contiene el espacio dimensional original antes de la etiqueta de la interfaz.

Funcionalidad de malla móvil generalizada

La funcionalidad Malla móvil ahora está disponible desde el submenú Malla móvil al hacer clic derecho sobre el nodo de Definiciones bajo un Componente y desde la barra de herramientas de Definiciones.

Las funcionalidades de la malla móvil controlan el marco espacial en un modelo y pueden aplicarse a todas las físicas en un modelo donde los dominios sean deformables o móviles. Pueden utilizarse para estudiar tanto deformaciones estacionarias como dependientes del tiempo donde la geometría cambie su forma debido a la dinámica del problema. Por ejemplo, las funcionalidades Dominio deformante, añadidas bajo el nodo Malla móvil, pueden ser utilizadas para deformaciones del dominio fluido en interacciones fluido-estructura (FSI) o deformaciones de dominio electrostático en sistemas microelectromecánicos (MEMS). Otras funcionalidades pueden especificar que las piezas del modelo rotan como en el caso de mezcladores de fluidos o motores eléctricos.

La funcionalidad de malla móvil disponible bajo Definiciones son el nuevo mecanismo por defecto para las interfaces multifísicas con mallas móviles. Se utiliza en lugar de la interfaz física de Malla móvil (ALE), que todavía está disponible como alternativa a la nueva funcionalidad de malla móvil.

Funciones definidas por el usuario disponibles en Campos de edición

Cualquier función que se defina bajo Definiciones globales, en una pieza geométrica, o bajo Resultados puede ser utilizada cuando se definan parámetros, geometrías, mallas, estudios, y otros. Esta funcionalidad abre un amplio abanico de posibilidades para personalizar un modelo, por ejemplo, para crear geometrías complejas. Se pueden definir funciones de varias maneras: mediante una expresión analítica, una tabla de interpolación, un archivo M en MATLAB®, o un material. Estas funciones entonces pueden ser llamadas desde campos de edición cuando se defina la geometría, la malla y el estudio. En el campo de edición, al presionar Ctrl+espacio se obtendrá un menú donde podrá escoger una función o parámetro para insertar en la expresión.

Se utilizan dos funciones analíticas para crear una espiral de arquímedes de cuadrados con la funcionalidad Mover.

Operaciones matriciales para variables

En un componente, ahora se pueden definir matrices y variables relacionadas con las operaciones matriciales inversas, diagonalización y descomposición de valores singulares (SVD). Las matrices resultantes, así como las matrices de entrada, se ponen a disposición para su uso en ecuaciones y resultados en la forma de variables escalares con un nombre base común y una convención de indexado para los elementos de la matriz. Se manejan matrices cuadradas con un tamaño hasta 9x9 donde cada elemento puede ser una variable de campo como una solución o una componente del gradiente de la solución, una expresión de coordenada, etc.

Utilidades para crear variables relacionadas con las operaciones de matriz inversa, diagonalización y SVD.

Nueva aplicación para Validación de la Configuración del Clúster

La nueva aplicación Cluster Setup Validation facilita encontrar los ajustes correctos para el cálculo en clúster y computación remota permitiendo que los nuevos ajustes se comprueben directamente dentro de la aplicación. Cuando se encuentren los ajustes de trabajo, éstos se pueden exportar para su uso con COMSOL Server™. Definiendo unas preferencias para el entorno de computación en clúster para COMSOL Server™ o COMSOL Multiphysics®, las aplicaciones individuales no necesitan ajustes del clúster codificadas. Nótese que el botón de la barra de herramientas Open Documentation abre un pdf que contiene un flujo de trabajo detallado de cómo utilizar la app. La app Cluster Setup Validation también puede utilizarse para configuraciones de clúster con COMSOL Multiphysics®

Interfaz de usuario de la app Cluster Setup Validation.

Gestión mejorada de archivos de recuperación

Por defecto, el software COMSOL Multiphysics® almacena archivos de recuperación mientras el modelo se está resolviendo. Si, por cualquier razón, el software termina durante este tiempo, por ejemplo debido a una reinicialización del ordenador por una fallo eléctrico, estos archivos pueden ser utilizados para recuperar el modelo parcialmente resuelto. En el nuevo COMSOL Multiphysics 5.3a la funcionalidad de los archivo de recuperación está mucho más accesible y amigable. Los archivos de recuperación ahora se muestran en una ventana separada al lanzar el software, con una interfaz de usuario mejorada que permite decidir inmediatamente que archivos guardar, borrar o abrir.

La ventana Archivos de recuperación aparece automáticamente cuando se dispone de un nuevo archivo de recuperación al abrir el software.

Contador de lista de selección

La ventana de lista de selección ahora muestra el número de entidades que han sido seleccionadas actualmente. Esto puede ser útil, por ejemplo, cuando se espera un cierto número y se quiere verificar que se ha aplicado la selección correctamente.

Ventana de lista de selección mostrando el número de aristas seleccionadas en el modelo Multiple Oil Platforms.

Geometría y mallado

La versión COMSOL Multiphysics® 5.3a incorpora varias mejoras en la geometría y el mallado, incluyendo ampliación de la funcionalidad para eliminar dominios delgados, una nueva opción para definir una expresión de tamaño utilizando variables predefinidas y otras.

Eliminación automática de dominios delgados

La operación Eliminar Detalles ha ampliado su funcionalidad para eliminar dominios delgados de su geometría. Asegurándose que la casilla de verificación Thin domains se ha seleccionado (está seleccionada por defecto), localizada en la sección Detalles para eliminar, la operación encontrará y eliminará cualquier dominio delgado de la geometría automáticamente.

Seleccione la casilla "Thin domains" en la sección Detalles para eliminar para encontrarlos y eliminarlos de su geometría.

Un dominio delgado (remarcado en rojo) aparece cuando se forma la unión del montaje de la horquilla de esta bicicleta de montaña debido al desajuste del cuello de la horquilla y las piezas de la corona.

Una vista ampliada de la geometría después de eliminar el dominio delgado.

Campo de edición de expresión de tamaño para tamaño de elementos

Existe una nueva opción en el nodo Expresión de tamaño que permite definir una expresión de tamaño utilizando variables definidas en las físicas, los materiales, y ajustes realizados en el estudio, como una frecuencia. La capacidad de incluir variables en el campo de edición de la expresión del Tamaño permite mallas más personalizadas que pueden actualizarse cuando se realicen cambios en otras partes del modelo. El contexto de evaluación es el mismo que cuando se corre Obtener valor inicial para el paso, en el paso de estudio especificado.

Selecciones en el formato de archivo de malla

El formato de archivo de malla de COMSOL (.mphbin y .mphtxt) ahora soporta selecciones asociadas con el archivo. Esto posibilita transferir información en selecciones junto con la malla cuando se importa desde software de terceras partes. Estas selecciones estarán disponibles para su uso al especificar materiales, físicas, etc. Correspondientemente, al importar una malla del software COMSOL Multiphysics® a un archivo de malla de COMSOL se podrá escoger exportar selecciones del correspondiente componente.

Entidades aisladas en malla mapeadas

La funcionalidad de malla mapeada ahora puede manejar vértices y aristas aislados que existan dentro de dominios 2D y caras 3D. Esto posibilita generar mallas estructuradas sin la necesidad de partir la geometría antes del mallado

Una malla mapeada en un dominio con aristas aisladas (todas las aristas están iluminadas en azul).

Estudios y resolvedores

La versión 5.3a incluye un nueva funcionalidad de reducción del modelo, mayor flexibilidad al combinar soluciones y una opción para reutilizar datos ya calculados.

Reducción del modelo

En la versión COMSOL Multiphysics® 5.3a está disponible un nuevo marco de trabajo para la reducción del modelo que separa los procesos de generación y uso de los modelos reducidos. Reducción del modelo es un nombre colectivo para un conjunto de técnicas numéricas que se utilizan para generar modelos más eficientes reduciendo el número de los grados de libertad que se están resolviendo. Un modelo reducido es una aproximación del modelo original, utilizado para acelerar el proceso de solución. Un ejemplo serían los casos donde un cálculo similar necesita ser realizado muchas veces utilizando diferentes parámetros de entrada. Antes de crear un modelo reducido, el usuario define un conjunto de parámetros de entrada y salida, así como un método de reducción del modelo (Modal o AWE en COMSOL Multiphysics®). Entonces, se genera un modelo reducido, reproduciendo el modelo original lo más cerca posible, basándose en la relación entrada-salida configurada y una medida de fidelidad definida por el usuario.

Como parte del nuevo marco de trabajo, se ha introducido un estudio separado para la reducción del modelo con el soporte para utilizar el resolvedor modal así como el resolvedor de evaluación de forma de onda asintótica (AWE). Se puede realizar una simulación transitoria o un barrido de frecuencias directamente en el estudio de reducción del modelo, y producir un modelo reducido para ser utilizado en un contexto diferente, si se desea. Los modelos reducidos pueden definir salidas de variables globales y reconstruir partes seleccionadas del modelo sin reducir. Al utilizar el resolvedor modal se pueden utilizar parámetros globales para definir entradas de control del modelo para el modelo reducido, que sean sustituidos con expresiones globales, posibilitando la alimentación de los modelos reducidos con bastante libertad. Los modelos reducidos producidos por el resolvedor modal también pueden ser utilizados para recuperar las matrices del sistema del sistema lineal reducido a través de la API de Java® o con LiveLink&trade for MATLAB®, incluyendo las matrices en el espacio espacio-estado.

Nótese que el estudio Reducción de modelo solo está disponible desde el menú contextual Estudio (Study) cuando se habilitan las Opciones avanzadas de Estudios

El flujo de trabajo para construir un modelo reducido es el siguiente:

• Seleccionar el método de reducción del modelo a aplicar: Modal o AWE
  • Para el método Modal, seleccionar el estudio Training a utilizar: paso de estudio Valores propios o Frecuencias propias
• Definir el modelo sin reducir seleccionando un paso de estudio separado compatible
  • Para el método Moodal, definir entradas de control del modelo reducido
• Definir las salidas del modelo reducido
• Calcular el estudio para producir un modelo reducido de acuerdo con los ajustes definidos
  • El modelo reducido entonces se encuentra bajo el nodo de Definiciones globales

Smoothed Aggregation Algebraic Multigrid (SA-AMG) paralelizado

Los ajustes del SA-AMG están paralelizados. El resolvedor SA-AMG se utiliza principalmente para simulaciones CFD y la fase de ajustes del SA-AMG ahora se aprovecha de los múltiples núcleos y la memoria distribuida. Esto da lugar a una configuración más rápida en los procesadores con múltiples núcleos y un pico de memoria reducido en clústeres.

Eliminar selecciones cuando se combinan soluciones

La funcionalidad Combinar soluciones ahora permite mantener únicamente partes de una solución respecto a los tiempos de solución, frecuencias propias y parámetros. Esto es de utilidad para reducir la cantidad de datos almacenados para grandes modelos además de filtrar soluciones indeseadas para el propósito del postprocesado.

Calcular sumas ponderadas de soluciones

Una nueva opción en Combinar soluciones permite calcular una suma ponderada de soluciones, por ejemplo: tiempo, frecuencias propias y parámetros.

Resolvedor paramétrico de frecuencias propias

Los pasos de estudios de frecuencias propias y valores propios han sido ampliados con soporte para barridos de parámetros auxiliares, similares a la funcionalidad en el estudio dependiente del tiempo. El Barrido auxiliar utiliza un algoritmo más eficiente para variar los parámetros, en comparación al Barrido paramétrico, y reduce el tiempo de solución y el almacenamiento cuando es aplicable. En clústeres, se puede utilizar la opción de Distribuir el resolvedor paramétrico, que es muy eficiente para problemas que se ajusten a un único nodo para cada valor de parámetro.

Reutilizar datos ya calculados

Existen nuevas opciones que permite reutilizar datos en resolvedores lineales, que pueden dar mejoras significativas del rendimiento en muchos casos. El rendimiento en varios resolvedores lineales se mejora reutilizando datos de pasos previos en resolvedores no lineales, dependientes del tiempo y paramétricos. Para grandes modelos, la mejora del rendimiento puede alcanzar hasta el 30% cuando se utiliza un resolvedor directo en iteraciones no lineales.

Las nuevas opciones para reutilizar datos están habilitadas por defecto y pueden incrementar el uso de memoria en comparación a cuando las opciones están deshabilitadas. Las nuevas opciones en algunos casos son débilmente dependientes de la matriz del sistema, lo que implica que pueden dar otra velocidad de convergencia en algunos casos. Cuando se utilizan datos reutilizados y existen problemas de convergencia, se actualizan los datos del resolvedor relacionado.

Nuevas opciones para controlar la finalización del resolvedor iterativo

Ahora se puede controlar el residuo relativo con una tolerancia separada al utilizar precondicionador izquierdo en el resolvedor iterativo. El nuevo requisito de los residuos asegura que los resolvedores iterativos no terminen demasiado pronto al utilizar un precondicionador izquierdo, mejorando la robustez del resolvedor iterativo.

Existe también una nueva opción que permite terminar en pocas iteraciones en los pasos del resolvedor no lineal intermedio. Esta opción permite controlar el trabajo realizado por el resolvedor lineal en cada paso no lineal. El número de iteraciones en el último paso del resolvedor no lineal todavía se controla por los ajustes del Máximo número de iteraciones.

Escalas automáticas soportadas en el formato libre de matriz

El formato libre de matriz ahora estima escalas de sus componentes del campo automáticamente. Esto puede resultar en mejoras significativas en la velocidad de convergencia para el método de los elementos de contorno (BEM) donde el formato libre de matriz es utilizado por el resolvedor rápido.

Nuevas opciones Batch y Cluster al correr en modo Batch

COMSOL Multiphysics® soporta varios tipos diferentes de barridos paramétricos incluyendo Barrido paramétrico distribuido, Barrido de lote y Barrido de clúster. Por un lado, un Barrido paramétrico distribuido maneja diferentes parámetros en paralelo en una tarea basada en MPI, donde diferentes procesos se utilizan para cálculos correspondientes a diferentes parámetros. Por otro lado, un Barrido de lote o un Barrido de clúster arranca varios procesos en paralelo, los ejecuta independientemente y entonces recoge el resultado en el proceso principal basado en la interfaz de usuario. En versiones previas de COMSOL® no se podía arrancar un Barrido de lote o un Barrido de clúster desde un comando de lote, pero esta funcionalidad ahora está disponible con las nuevas opciones de línea de comando -mode batch y -mode desktop. Esta funcionalidad puede ser útil si se corre el software en un sistema donde, por alguna razón, no existe acceso a la interfaz de usuario.

En muchos casos, un Barrido paramétrico distribuido es más fácil de utilizar ya que simplemente se selecciona la casilla Barrido paramétrico distribuido y se empieza en el modo distribuido. El Barrido de lote y el Barrido de cluster requiere que se configure un número de caminos y otras configuraciones. Los Barridos de lote y Barrido de cluster son preferidos si se desea robustez respecto a los potenciales asuntos de convergencia y la posibilidad de reinicios de parámetros individuales. Nótese que el Barrido de parámetros distribuidos y Barrido de cluster solo están disponibles en la licencia en red flotante (FNL), pero que el Barrido de lote está disponible para licencias de usuario único.

Existen varias nuevas opciones de líneas de comandos cuando se corre en modo de lotes desde la línea de comandos del sistema operativo. Las opciones -clearmesh y -clearsolution limpian las mallas y soluciones, respectivamente, antes de que el modelo se guarde en un archivo. Esto es de utilidad cuando solo se quieren mantener las salidas escalares como datos de sondas en el archivo de salida. Las opciones -cancel y -stop cancelan y paran una tarea de lotes que ya está corriendo. La opción -jobfile lee un archivo que contiene una lista de archivos de entrada y corre una tarea de lotes para cada archivo de entrada. También se puede correr llamadas a métodos desde lotes con la opción -methodcall <method name> donde method name es la etiqueta de la funcionalidad Method Call.

Actualización al cálculo en clúster y cálculo remoto

Ahora existe soporte para organizadores basados en PBS para cálculo en clúster. En los ajustes del Cálculo remoto, ahora existen opciones para guardar las líneas de comandos de lotes utilizadas por COMSOL Multiphysics® a un archivo y guardar una lista de todos los archivos que deberían de ser transferidos a un ordenador remoto y una lista de archivos que deberían ser transferidos de vuelta. Esto permite correr tareas en lotes remotamente en casos cuando el ordenador remoto no es accesible desde el ordenador que crea las tareas en lotes. Cuando las tareas en lotes han acabado y los archivos resultantes se copian del ordenador remoto, los resultados se actualizarán.

Nuevos ajustes para la ventana de Preferencias para Cálculo remoto.

Postprocesado y Visualización

COMSOL 5.3a incluye nuevas funcionalidades y mejoras de renderizado y visualización, incluyendo una nueva tabla de colores optimizada para gente con deficiencias de visión del color, compatibilidad con el producto 3Dconnexion® SpaceMouse®, y la capacidad de exportar animaciones en el formato WebM

Tabla de color Cividis

La nueva tabla de colores Cividis está optimizada para visualizar datos escalares. La tabla de colores beneficia tanto a la gente con deficiencias en la visión de los colores como a los que no la tienen. La tabla Cividis se desarrolló basándose en los datos de mapas de colores proporcionados por Jamie Nuñez, Ryan Renslow y Christopher Anderton del PNNL (Pacific Northwest National Laboratory).

En comparación con las tablas de colores tradicionales, Cividis tiene tres ventajas principales:

• Proporciona cambios de color perceptualmente uniformes.
  • A diferencia de la tabla de colores arco iris, los cambios de color en Cividis se han optimizado para cambiar suavemente sobre las extensiones de la tabla de color con los colores más brillantes representando los valores más altos. Esto ayuda a hacer que las características que son realmente importantes destaquen y permite comparaciones directas entre características.
• Es superior a la tabla de escala de grises.
  • La gente puede ver la diferencia entre aproximadamente 10 millones de tonos de colores (hues), mientras que solo pueden hablar de diferencias entre aproximadamente 30 tonos de gris, lo que es un gran inconveniente para usar la escala de grises. Algunas características de la solución destacan en mapas de colores pero no en la escala de grises.
• Es amigable para la gente con deficiencias en la visión de colores.
  • La tabla de colores Cividis se hizo específicamente con las deficiencias de visión de colores en mente. Está optimizada para el daltonismo y la visión normal del color, pero también es una gran tabla de colores para otras deficiencias.

Visualización del modelo de un altavoz con la nueva tabla de colores Cividis.

Soporte para 3Dconnexion® SpaceMouse®

Los usuarios ahora pueden controlar la cámara en la ventana Gráfica utilizando el producto SpaceMouse® de 3Dconnexion. Mientras se mueve la cámara alrededor con el producto 3Dconnexion® SpaceMouse® en una mano, puede seleccionar entidades geométricas con un ratón normal en la otra. Adicionalmente puede crear vistas interesante y únicas fácilmente cuando se postprocesan resultados.

Aquí se muestra el modelo 3Dconnexion® SpaceMouse® Wireless de su Serie Personal.

Navegación 3D mejorada

Se han incluido dos nuevas funcionalidades en la ventana de Gráfico para mejorar la navegación 3D: control del centro de rotación y rotación de la cámara entorno a ejes. Cuando se modela en 3D, el centro de rotación se actualizará automáticamente dependiendo de la vista actual y mientras se sobrevuela la geometría, haciendo clic en el botón del medio se configura manualmente es punto como el centro de rotación. El icono de rotación está escondido por defecto. Sin embargo, en la sección de Ventanas de gráficos y diagramas de la ventana de Preferencias se puede cambiar la visibilidad del icono a Mostrar siempre o Mostrar solo a la acción del ratón. Adicionalmente se puede rotar la cámara sobre los ejes x, y y z, pulsando el botón x, y o z en el teclado cuando se rota con el ratón.

Manejar datos gráficos en el modelo

Calcular los datos de los gráficos a veces puede llevar mucho tiempo, y ahora es posible guardar los datos del gráfico en el modelo de forma que ese trabajo solo necesite ser realizado una vez. Esto es de especial utilidad para gráficos de líneas de flujo, gráficos de campo lejano y gráficos en modelos que utilicen el método de elementos de contorno.

Adicionalmente, puede llevar mucho tiempo regenerar los datos del gráfico cuando el resolvedor ha finalizado después de correr un estudio. Por lo tanto, se ha añadido una opción para recalcular todos los datos de gráficos asociados con una secuencia de resolvedor cuando el resolvedor acaba. Esto posibilita inspeccionar todos los gráficos sin retardo realizando una única operación, calculando el estudio.

Un gráfico de líneas de flujo en el modelo Ahmed Body de la Biblioteca de Aplicaciones.

Exportación de animaciones WebM

Cuando se crean animaciones en COMSOL Multiphysics®, ahora se pueden exportar en el formato WebM, generando animaciones de alta calidad para la web. Estos archivos pueden visualizarse directamente en navegadores compatibles, abrirse en reproductores multimedia o subirlos a sitios de hospedaje de vídeos. Nótese que no todos los navegadores y reproductores multimedia soportan el formato WebM, pero en algunos casos se puede resolver mediante complementos.

Configuración disponible cuando se exporta como WebM:

• Códec: VP9 (recomendado) o VP8
• Calidad: Una escala de 1-100, de calidad baja a alta calidad
• Lossless: Marcar esta casilla para exportar con máxima calidad
• Parámetros avanzados: Automático es adecuado para la mayoría de exportaciones; los ajustes manuales se pueden encontrar en el Manual de Referencia de COMSOL Multiphysics

Filtros en gráficos 1D

El atributo Filtro ahora está disponible en 1D para gráficos globales, de puntos y de líneas. Desde hace tiempo disponible en los gráficos en 2D y 3D, el atributo Filtro permite escribir expresiones lógicas para incluir únicamente los resultados en los que se está interesado para el gráfico particular.

Botones para trazar el primero, trazar previo, trazar siguiente y trazar el último

Para completar los botones Trazar previo y Trazar siguiente en los grupos de gráficos con múltiples resultados, se han incluido dos nuevos botones: Plot First y Plot Last. Cuando se tiene un grupo de gráficos con múltiples resultados, se pueden pulsar estos botones para trazar el primer resultado del conjunto de datos o el último. Estos botones añadidos dan mayor flexibilidad cuando se clica entre resultados, cuando no se quiere utilizar la lista desplegable para seleccionar resultados específicos.

Hardware-Accelerated Image Generation

Cuando se exportan imágenes de COMSOL Multiphysics®, por defecto se utiliza el renderizado software para exportar las imágenes. Sin embargo, se puede deshabilitar esta opción para conseguir la generación de imágenes con aceleración hardware, lo que utilizará la tarjeta gráfica del ordenador para exportar las imágenes. Como tal, la funcionalidad variará en los diferentes ordenadores, donde una tarjeta gráfica mejor dará mejores resultados. Para permitir esta opción, hay que ir a File > Preferencias > Las ventanas de gráficos y diagramas y desmarcar la casilla de la sección de Exportación de imagen etiquetada "Utilice la renderización tipo software (sin utilizar la tarjeta gráfica) para exportar imágenes."

3Dconnexion y SpaceMouse son marcas registradas de Société Civile "GALILEO 2011".

5.3

NOVEDADES

Application Builder

Para usuarios de Application Builder, COMSOL Multiphysics® versión 5.3 trae un objeto de formulario Gráfico mejorado con la capacidad de escoger coordenadas y otros datos de los resultados graficados en una app en ejecución. Además, la función Model Data Access ha sido renombrada como Data Access y ampliada para incluir partes de Application Builder, mientras que la funcionalidad de Atajos (Shortcuts) se ha ampliado para incluir más opciones. A continuación presentamos más detalles.

Seleccionar coordenadas y datos en objetos de formulario gráfico utilizando el ratón

Las aplicaciones pueden hacerse más interactivas con soporte de selección de datos para el objeto de formulario gráfico (Graphics). Habilitando la selección de datos se pueden crear apps donde el usuario seleccione coordenadas o clique sobre los gráficos para evaluar una expresión en un punto dado. Esta funcionalidad está habilitada en el objeto de formulario Gráfico y tanto puede ser habilitado como deshabilitado durante la ejecución en una aplicación en marcha.

El resultado de una operación de selección puede ser almacenada en una declaración de array doble (para recuperar resultados evaluados en un gráfico), en un nodo de sonda puntual (para permitir al usuario escoger la posición de las sondas), o en la nueva declaración de Datos Gráficos (Graphics Data). Esta última elección es una declaración personalizada para selección de datos en gráficos y geometrías. Con esa declaración se puede recuperar tanto las coordenadas como los datos evaluado, así como crear objetos de formulario que ayuden al usuario de la app a seleccionar puntos en dominios en 3D.

Una app donde el usuario puede definir la posición de una sonda en la sección Probe. Los datos de este punto de sonda se almacenarán entonces mientras se calcula la solución y se muestra en la tabla hacia abajo. En el ejemplo, se trata de la fracción del tejido necrótico en el tiempo de una app simulando la ablación de un tumor.

Acceso a datos del modelo disponible para partes de la aplicación

La funcionalidad de Acceso a Datos del Modelo (Model Data Access), que ha sido renombrada como Acceso a Datos (Data Access), ahora está disponible en los ajustes de Application Builder además de en los ajustes de Model Builder y se utilizar para hacer que estos ajustes estén disponibles en objetos de formulario.

La funcionalidad de Acceso a Datos se ha habilitado tanto para el tamaño de la fuente como para el color en la ventana de Appearance Settings (izquierda). Esto hace que aparezcan en los árboles de fuentes de objetos de formulario (centro) y significa que están disponibles para su utilización. Cuando los usuarios corren la app, pueden cambiar el tamaño de la fuente y el color en ejecución (derecha).

Uso del botón de atajo para crear atajos

Los atajos (Shortcut) se utilizan para referenciar más fácilmente objetos y anteriormente estaban disponibles para objetos de aplicación como ítems de menú y objetos de formulario. Ahora se han ampliado para incluir operaciones de todo el modelo. Se pueden crear atajos ya sea directamente desde los ajustes del nodo del modelo o desde el Editor de Métodos (Method Editor). El nombre personalizado escogido entonces se pone a disposición como una variable en los métodos. El botón Usar Atajo (Use Shortcut) se puede encontrar en la sección Code de la cinta, en la pestaña Método (Method).

Para crear un atajo para el método que controla la operación de mallado, primero se sitúa el cursor dentro del nombre personalizado "mesh1" en el código del método y entonces se selección el botón Use Shortcut de la cinta (izquierda). Esto crea un atajo al nodo de malla en cuestión. Cuando se hace clic en "OK" en la ventana Use Shortcut, el código se actualiza apropiadamente para utilizar este nuevo atajo (centro). El atajo podría haberse creado y se puede renombrar directamente dentro de la ventana de Ajustes del nodo de Malla (derecha).

Actualizaciones al Editor de Formularios

Existen varias actualizaciones del Editor de Formularios:

• Ahora los objetos de formulario pueden cortarse y pegarse además de copiar y pegarse
• Los objetos de formulario invisibles o deshabilitados tienen un estilo visual distinto dentro del Editor de Formulario para imitar mejor la app final
• Los objetos de formulario Tabla (Table), muestran los valores iniciales de la fuente de datos dentro del Editor de Formulario
• Los comandos Seleccionar Todo y Limpiar Selección
• están disponibles cuando se trabaja con selecciones y pueden incluirse en las secuencias de comandos y en los métodos
• El objeto de formulario Slider o deslizador tiene una propiedad de orientación que permite realizar deslizadores verticales
• Las Unidades pueden mostrarse en un objeto separado al utilizar objetos de formulario Data Display

Unidades mostradas dentro de los objetos de formulario Data Display (izquierda) y en objetos de formulario Unit, que están separados de los objetos de formulario Data Display (derecha).

Actualizaciones del Editor de Métodos

Existen varias mejoras para ayudar al usuario al escribir código dentro del Editor de Métodos. Ahora aparecen etiquetas de ayuda (tooltip) mejoradas cuando se sobrevuela sobre las propiedades, declaraciones, atajos y método integrados en el código. Estas etiquetas resumen los tipos de datos y otra información para comandos específicos.

Además, se puede automáticamente conseguir asistencia al declarar variables locales o configurando el tipo de una variable local. Por ejemplo, se puede escribir x = model.geom() y pulsar el botón Crear variable local (o pulsar Ctrl+1), que cambia el código a GeomList x = model.geom(). Este soporte es similar a la funcionalidad que crea atajos, en lugar de un atajo global, se crea una variable local que únicamente está disponible dentro del método actual.

Otros ajustes adicionales pueden cambiarse mientras la app está ejecutándose:

• Los ajustes de Precisión, Notación, y Exponente en el objeto de formulario Data Display
• La propiedad Ecuación en el objeto de formulario Equation
• Los ajustes Habilitado, Visible, Texto, e Icono para los botones definidos por el usuario en los objetos de formulario Toolbar, Graphics, y Table

Se puede utilizar un conjunto de nuevos métodos integrados para verificar si los productos necesarios están disponibles así como para comprobar licencias. Puede utilizarse para reservar licencias que no se necesiten actualmente para la app, pero que se sabe que serán necesarias después. Este método también permite proporcionar mensajes de error a medida para licencias no encontradas.

El nuevo ajuste Ignorar errores de licencia durante el lanzamiento posibilita empezar arrancando una aplicación incluso si no se encuentra la licencia requerida. La notificación de licencias no encontrada ocurre primero cuando la licencia no encontrada es requerida para realizar una operación específica, como para un cálculo. Esto hace que sea posible investigar la estructura y ajustes de una app, incluso si no se dispone de todas las licencias que se utilizaron para crear la app. Además, permite correr la parte de la app que no requiere la licencia perdida sin obtener un mensaje de error.

COMSOL Desktop

Todos los usuarios de COMSOL Multiphysics® 5.3 encontrarán mejoras en algunas de las funcionalidades de Application Builder y beneficios para Model Builder con los métodos de modelos, facilitando automatiza cualquier tipo de tarea de modelado. A continuación detallamos las actualizaciones de COMSOL Desktop®.

Mejoras de rendimiento

Se han implementado varias optimizaciones del rendimiento que principalmente impactan sobre los modelos más grandes que contengan un gran número de características o un gran número de entidades geométricas. Cargar estos tipos de modelos ahora es muchas veces más rápido, donde se trabaja con selecciones, por ejemplo en la ventana de Lista de Selección, puede ser hasta 15 veces más rápido. Cambiar entre nodos en el árbol del Model Builder también es mucho más rápido.

Model Methods

Los métodos permiten realizar operaciones complejas en aplicaciones especializadas utilizando el Application Builder y su Editor de Métodos. Esta capacidad ahora también se ha añadido al Model Builder con la nueva funcionalidad Model Method, a la que se puede acceder a través de una nueva pestaña en la cinta — la pestaña Developer. Utilizando métodos de modelo se pueden realizar operaciones complejas directamente en el modelo con el que se está trabajando, como configurar secuencias geometrías a partir de datos en un archivo de texto, cambiar los ajustes de los resolvedores basados en criterios específicos o crear grupos de gráficos plantilla.

Seleccionar la funcionalidad del Model Method desde la pestaña Developer abre la posibilidad de crear y editar métodos dentro del Editor de Métodos del Application Builder. Aquí, se puede acceder a funcionalidad que ayuda a escribir código del método, como el rellenado del código utilizando las teclas Ctrl+Space y la funcionalidad Record Code. También se pueden utilizar puntos de ruptura para depurar los métodos. Correr los métodos desde la pestaña Developer actualizará directamente el modelo en el Model Builder. Como que los métodos del modelo requieren Application Builder, solo pueden crearse en el sistema operativo Windows®, aunque pueden correrse subsecuentemente en cualquier plataforma.

La nueva pestaña Developer en la cinta desde la que se puede crear, grabar y correr métodos del modelo.

Los métodos del modelo se crean y editan dentro del Editor de métodos de Application Builder.

En este método de ejemplo se configura una secuencia de geometría y cuando se corre, los cambios en el modelo se realizan inmediatamente.

Correr métodos de modelos en Linux® y macOS

Aunque no se pueden crear o editar métodos de modelos en las versiones Linux® o macOS de COMSOL Multiphysics®, se pueden correr métodos de modelos existentes. Los métodos de modelos están disponibles en el menú de la barra de tareas.

Ejemplo de acceso y ejecución de un método de modelo desde un menú de barra de tareas de macOS.

Copiar preferencias de versiones anteriores del software COMSOL Multiphysics®

Las preferencias ahora se copian automáticamente de instalaciones previas del software COMSOL Multiphysics®, de forma que se pueden mantener los ajustes personalizados en nuevas instalaciones. Esto incluye los ajustes del cuadro de diálogo Preferencias así como las librerías de materiales definidos por el usuario.

Salir del modo Hide

Cuando se habilita la funcionalidad Hacer clic y esconder (Clic and Hide) en versiones anteriores de la barra de herramientas de Gráficos, es necesario acordarse de deshabilitarla después una vez que se ha finalizado de utilizar su funcionalidad. De otra forma, todavía se estaría en el modo escondido (Hide) cuando se continúe con el modelo, como cuando se cree una nueva característica. Cualquier clic del ratón en la ventana Gráfico entonces seguiría escondiendo entidades geométricas en lugar de añadirlas a la nueva selección. En COMSOL Multiphysics® 5.3 ahora se sale automáticamente del modo Hide cuando se inicia una operación diferente, como cuando se selecciona un nodo diferente en el árbol del Constructor de modelo.

Click and Hide en la barra de herramientas de la ventana Graphics.

Mejoras en la lista de selección

Dos nuevos botones conmutadores facilitan el trabajo con la ventana de Lista de Selección: Only List Selected y Only List Visible. El primero filtra la lista de selección de forma que solo muestra las entidades que se han seleccionado, mientras que el último filtra para mostrar únicamente entidades que son visibles. Además, las entidades seleccionadas se indican con la cadena de texto "(selected)" después del identificador. Así es además de cómo las entidades ocultas se indicaban con el texto ("hidden") después del identificador en versiones previas del software.

Esta imagen muestra la venta de Lista de selección con la nueva etiqueta "(selected)".

Esta imagen muestra el mismo escenario que el de la izquierda con la funcionalidad Only List Selected habilitada, de forma que solo los ítems seleccionados son mostrados.

Eliminado el soporte para modelos guardados en la versión COMSOL Multiphysics® 3.5a

En COMSOL Multiphysics® versión 5.3, ya no es posible abrir modelos guardados en la versión 3.5a. Los modelos guardados en la versión 4.0 de COMSOL Multiphysics® o superiores sí son soportados.

Guardar y cargar archivos MPH más rápidamente

El almacenamiento binario de datos de soluciones se ha desarrollado de forma que el almacenamiento dinámico de los datos de solución se realiza de forma diferente durante el proceso de modelado y en el archivo MPH. Trabajando tras las bambalinas, este cambio acelera la carga y el guardado de archivos MPH. Ahora se leen cantidades limitadas de datos de la solución al abrir los archivos MPH, mientras que los datos dinámicos únicamente se leen bajo petición. Al guardar los archivos MPH, los datos dinámicos todavía se escriben en los archivos, así que, en su lugar puede ser copiado en el archivo MPH correspondiente desde las carpetas de recuperación o archivos temporales.

Mejoras para incluir símbolos físicos

Ahora se dispone de un control mucho mejor sobre la visualización de símbolos físicos en las geometrías visualizadas en la ventana de Gráfico. Estos pueden encenderse o apagarse, ambos dentro de la respectiva ventana de Ajustes de la interfaz física y los ajustes para características individuales bajo el nodo físico.

Conmutación entre la opción de mostrar y no mostrar símbolos en la configuración del modelo en la ventana de Gráfico. Se puede seleccionar Habilitar los símbolos físicos en la ventana de ajustes (arriba) del nodo principal (p. ej. Solid Mechanics) así como en la ventana de ajustes (abajo) de una simple funcionalidad (p. ej. Point Load).

Modelado de PDE utilizando el método del elemento de contorno

COMSOL Multiphysics® versión 5.3 proporciona dos nuevas interfaces físicas y una nueva interfaz matemática basada en el método del elemento de contorno (boundary element method o BEM). El módulo AC/DC contiene la nueva interfaz Electrostatics, Boundary Elements, mientras que el módulo Corrosion y el Electrodeposition contienen la nueva interfaz Current Distribution, Boundary Elements. En el paquete del núcleo de COMSOL Multiphysics®, la rama Mathematics se ha ampliado con la nueva interfaz PDE, Boundary Elements en 2D y 3D. Esta nueva interfaz se utiliza para resolver la ecuación de Laplace tanto en regiones de modelado finitas como infinitas.

El método de los elementos de contorno vs. el método de los elementos finitos

Las interfaces físicas basadas en BEM difieren de las basadas en FEM en que únicamente utilizan elementos de malla en los contornos de las regiones modeladas (curvas en 2D y superficies en 3D). Las interfaces físicas que utilizan BEM son aplicables para modelar tres tipos de regiones volumétricas: dominios, vacíos finitos y vacíos infinitos. Los vacíos finitos e infinitos no son mallados volumétricamente y el generador de mallas únicamente generará elementos de contorno adyacentes a este tipo de regiones. Sin embargo, BEM también puede ser utilizado para modelar dominios que contengan mallas volumétricas, aunque únicamente utiliza los elementos de contorno de tales dominios. Por otro lado, las interfaces físicas que utilizan FEM son solo aplicables para modelar dominios y no vacíos finitos o infinitos.

A diferencia de las interfaces físicas basadas en FEM, que producen matrices de sistema dispersas como parte del proceso de resolución, las interfaces físicas basadas en BEM dan lugar a matrices llenas o densas. Esto significa que aunque el uso de BEM requiere menos grados de libertad para modelar un dominio en comparación con el uso de FEM para modelar el mismo dominio y física, los requisitos de memoria al utilizar BEM crecerán más rápidamente que en FEM al incrementar la complejidad geométrica y el número de elementos. Esto se maneja utilizando resolvedores iterativos en combinación con aproximaciones de campo lejano, que evitan explícitamente construir matrices grandes. Por defecto, para las interfaces físicas que utilizan BEM, se utilizan resolvedores iterativos apropiados en combinación con aproximaciones de campo lejano. Sin embargo, la opción de utilizar un resolvedor directo y no aproximaciones de campo lejano también se puede seleccionar en estas interfaces.

El software COMSOL Multiphysics® también soporta casos para utilizar interfaces físicas basadas en ambos métodos BEM y FEM para modelar la misma región o dominio conteniendo una malla volumétrica. Al formar una formulación híbrida, este tipo de combinaciones son útiles cuando parte del modelo puede incluir propiedades materiales complicadas que involucren no linealidades, anisotropía o variaciones espaciales, que únicamente pueden ser modeladas utilizando una formulación FEM. Esto es porque las interfaces físicas basadas en BEM requieren propiedades de materiales que sean isotrópicas y constantes dentro de cada dominio, vacío finito o vacío infinito, mientras que las propiedades del material no pueden ser no lineales.

Modelado de propiedades electrostáticas de una plataforma petrolera en el mar utilizando el método de los elementos de contorno (BEM). El tamaño, número de piezas y complejidad general de la geometría, junto con la región ilimitada en la que existe la plataforma, hace de éste un ejemplo óptimo para el modelado con BEM. La superposición es una sección ampliada de la plataforma petrolífera que muestra detalles más finos como los ánodos galvánicos, que son las barras finas cerca de la gran estructura de la plataforma.

Geometría

Las mejoras en la geometría de COMSOL Multiphysics® 5.3 son bastante amplias. En esta versión se pueden especificar sistemas de coordenadas locales para una construcción de la geometría y operaciones de definición de físicas más fácil, y la nueva funcionalidad Eliminar detalles (Remove Details) automáticamente crear operaciones geométricas virtuales para el usuario. Además, algunas operaciones geométricas ahora son mucho más rápidas y utilizan menos memoria. A continuación mostramos algunos detalles.

Utilizar sistemas de coordenadas definidos por planos de trabajo cuando se crean geometrías

Antes de la nueva versión de COMSOL Multiphysics®, al construir las geometrías se tenía que definir las posiciones y orientaciones de los objetos primitivos utilizando el sistema de coordenadas global estándar. Ahora se puede trabajar en un sistema de coordenadas local al editar los ajustes de una primitiva o funcionalidad de transformación que es utilizado para construir la geometría. Esto se puede hacer creando primeramente un plano de trabajo, que define el sistema de coordenadas local en el que se desea trabajar. Las nuevas primitivas que entonces se añadan a la geometría utilizarán este nuevo sistema de coordenadas local, así que será más fácil especificar la posición y orientación de la primitiva. Para utilizar esta nueva funcionalidad, se escoge el plano de trabajo en la sección Sistema de coordenadas de la ventana de Ajustes. Entonces, el plano de trabajo y los ejes de sus sistema de coordenadas local - xw, yw y zw - aparecerán en la ventana del Gráfico.

Ejemplo de un sistema de coordenadas local utilizado por una funcionalidad de primitiva Cilindro. El sistema de coordenadas local se define por un plano de trabajo de Cara paralela que coincide con una cara del bloque y este es entonces escogido desde el menú desplegable del Plano de trabajo en la sección de Sistema de Coordenadas. Los nuevos ejes del sistema de coordenadas local — xw, yw, y zw — se configuran en relación con la orientación del plano de trabajo. El posicionamiento y línea central del cilindro se ajustan en relación al origen del sistema de coordenadas local. Primitiva Cilindro definida utilizando un plano de trabajo de cara paralela que coincide con una cara del bloque definido inicialmente. En los ajustes de la funcionalidad plano de trabajo, el origen del sistema de coordenadas local se ha posicionado en un vértice del bloque.

La ventana de ajustes para la primitiva de geometría Cilindro cuyo posicionamiento utiliza el sistema de coordenadas basado en un plano de trabajo que se definió previamente. En la sección Posición de la ventana de Ajustes el cilindro se posiciona en el origen del sistema de coordenadas local.

Utilizar un sistema de coordenadas definido por las orientaciones de la geometría

A veces las definiciones de ecuaciones y propiedades físicas se realizan utilizando los vectores direccionales del sistema de coordenadas al que pertenecen. Sin embargo, si la geometría del dominio de modelado no se alinea fácilmente con el sistema de coordenadas global, puede ser difícil definir las ecuaciones físicas y propiedades que son dependientes de las direcciones de las coordenadas. Un ejemplo son las definiciones de los parámetros físicos de materiales anisótropos, que son dependientes de sus orientaciones.

Ahora, se puede utilizar un sistema de coordenadas locales que coincida con la posición y alineamiento de una entidad geométrica para definir esas ecuaciones y propiedades físicas. En el menú de Sistemas de coordenadas del nodo Definiciones se puede escoger un nuevo tipo de sistema de coordenadas: Sistema desde la geometría. Esta funcionalidad crea un sistema de coordenadas correspondiente a un plano de trabajo escogido, de tal modo que se facilita la creación de un sistema de coordenadas para su uso en la física que está alineado a ciertas entidades geométricas. Las ecuaciones físicas ahora podrán ser definidas utilizando los nuevos ejes xw, yw y zw. Además, también se puede definir un Sistema de vectores base, Sistema rotado, Sistema cilíndrico y Sistema esférico relativos a un sistema de coordenadas local de un plano de trabajo.

Un plano de trabajo coincide con la cara inferior de un cilindro que está en un ángulo con el sistema de coordenadas global. Se ha alineado un sistema de coordenadas local con este plano de trabajo. Las ecuaciones y propiedades físicas se pueden especificar en este sistema de coordenadas.

Utilizar sistemas de coordenadas combinados definidos por diferentes orientaciones geométricas

Definir físicas y propiedades para múltiples dominios geométricos puede ser difícil cuando la orientación de las entidades geométricas de los dominios no están alineada. En lugar de manipular las ecuaciones para tener esto en cuenta, COMSOL Multiphysics® puede hacerlo por el usuario a través de sistemas de coordenadas combinados.

En un nodo Sistema combinado bajo el nodo de Definiciones (ver imagen), el sistema de coordenadas puede ser especificado de acuerdo con las diferentes orientaciones de las entidades geométricas en diferentes dominios de su geometría. Utilizando el sistema de coordenadas combinado se pueden definir ecuaciones y propiedades físicas de acuerdo con la orientación del respectivo dominio.

Dos dominios con diferentes orientaciones están conectados. El sistema de coordenadas local para cada dominio puede alinearse con la orientación y posición de la respectiva geometría utilizando la funcionalidad de Sistema desde la geometría desde un plano de trabajo paralelo a la Cara.

Eliminar detalles geométricos automáticamente con operaciones geométricas virtuales

Una nueva operación geométrica 3D, Eliminar detalles, se ha introducido para procesar las geometrías CAD para un mallado más exitoso. Esto es de particular utilidad para geometrías con pequeños detalles geométricos, que pueden llevar a grandes mallas de poca calidad si no se manejan de una manera significativa.

La operación elimina automáticamente pequeñas aristas y caras pequeñas y estrechas de las geometrías. La operación Eliminar detalles tiene dos modos: Automático y Manual. Cuando se eliminan los detalles en modo Automático la operación genera una secuencia de nodos de operaciones virtuales que pueden ser inspeccionados y editados cambiando al modo Manual.

Una geometría CAD que contiene pequeñas aristas, pequeñas caras y caras estrechas (izquierda) da como resultado la siguiente malla (derecha)

Tras reconstruir la geometría con la operación Eliminar detalles (izquierda), se consigue una malla mucho mejor (derecha).

Mejoras en operaciones de extrusión

La operación que extrude caras en objetos 3D ahora tiene mayor flexibilidad. Seleccionando Vértices para extrudir a en la sección Distancias de la ventana de Ajustes de Extrudir, se puede extrudir una cara hasta que alcance un objeto existente, que se especifica con uno o más vértices. Para crear objetos 3D que son simétricos alrededor de un plano, se puede seleccionar Distancias desde el plano en la sección Distancias de la ventana de Ajustes de Extrudir. Esto ahora proporciona la posibilidad de extrudir un plano en dos direcciones opuestas utilizando valores positivos y negativos en los campos de edición apropiados.

La ventana de Ajustes de Extrudir (izquierda), donde se permite que una cara de entrada se extruda hasta un vértice especificado. La ventana de Gráfico (derecha) muestra la distancia de extrusión utilizando una flecha.

Mejoras en la selección de entidades utilizando selecciones de cilindro y disco

Útiles en arrays complicados con muchos componentes, los nuevos ajustes permiten selecciones de entidades más fáciles, como contornos, que entonces pueden ser utilizadas para operaciones adicionales. En 3D, se pueden seleccionar secciones de una geometría rodeándolas con partes de un cilindro. La operación de selección Cilindro en 3D, que puede encontrarse bajo los nodos de Geometría y Definiciones, ahora permiten la definición de un radio interior y exterior así como un ángulo que la selección de cilindro barrerá. Esto describe un sector que puede capturar una selección de entidades dentro del objeto global. Se pueden realizar operaciones similares en 2D utilizando la operación de selección de Disco (previamente llamada operación de selección de Bola).

Una selección de Cilindro que selecciona los contornos dentro de un sector de un cilindro vacío.

Segmento de línea

Una nueva primitiva geométrica para operaciones 2D y 3D, Segmento de línea (Line Segment), se ha introducido en COMSOL Multiphysics® versión 5.3. El punto inicial y el punto final se pueden especificar seleccionado un vértice o entrando coordenadas en la ventana de Ajustes del Segmento de línea.

Generación de selecciones 2D a partir de selecciones 3D utilizando secciones transversales

Se han realizado mejoras para permitir especificar selecciones más fácilmente en COMSOL Multiphysics®. En particular, ahora es sencillo generar selecciones 2D a partir de selecciones que ya se han especificado en 3D. Esto es de utilidad, por ejemplo, si se desea crear una geometría con simetría axial 2D a partir de una geometría 3D importada. Considerando que el software CAD ha definido selecciones de contornos 3D que consisten en la entrada, salida y la pared para el dominio de modelado, estas entidades no estarán disponibles como selecciones de contornos 2D cuando se defina la física para el modelo con simetría axial.

Se accede a la nueva funcionalidad para crear selecciones 2D a través de la funcionalidad Cross Section y está disponible seleccionando el cuadro de chequeo Selecciones desde 3D en la ventana de los Ajustes de esta característica. La operación entonces creará una selección 2D desde cada selección 3D especificada en la secuencia de geometría que precede al nodo de plano de trabajo. Se construye una selección 2D por la intersección entre el plano de trabajo y la selección 3D. Con esta funcionalidad, una selección de dominio 3D crearía una selección en 2D, mientras una selección de un contorno 3D crearía una selección de contorno en 2D.

Variantes de partes de geometría

Si se construye una librería de partes de geometría ahora se pueden almacenar varias variantes de una parte en un único archivo MPH. Cada variante se define por un nodo de Parte de geometría bajo el nodo de definiciones Globales, donde se debería de seleccionar Mostrar como variante en el cuadro de chequeo de la librería de partes en la ventana de Ajustes. Típicamente, una de las variantes contiene la secuencia geométrica principal para construir la parte, mientras que otras son envolventes que contienen una instancia de la variante "trabajada" de la parte. Cuando se carga una parte que contiene varias variantes, aparece un cuadro de diálogo donde se puede escoger qué variante utilizar en el modelo.

Mallado

COMSOL Multiphysics® 5.3 trae muchas mejoras en las operaciones y capacidades de mallado. La más importante es la transición desde tipos de malla de hexaedros/prismas a tetraedros, que ahora se ha automatizado incluyendo elementos piramidales. Además se han incluido nuevas herramientas de medida de la calidad de la malla y se ha ampliado la manipulación de mallas a través de expresiones. A continuación se muestran los detalles.

Transiciones automáticas cuando se malla desde hexaedros/prismas a tetraedros

A veces se puede desear utilizar diferentes tipos de malla para describir diferentes partes de la geometría, pero se tienen que juntar en las interfaces de alguna manera. Antes de la versión de COMSOL 5.3, se utilizaba la operación Convert para conectar mallas barridas con mellas tetraédricas no estructuradas. Ahora, la operación de malla Tetraédrico libre automáticamente insertará una cpa de elementos piramidales entre los elementos hexaédrico/prismáticos barridos y los elementos tetraédricos. Los elementos piramidales aparecerán en el dominio donde se haya aplicado la operación Tetraédrico libre

La operación Tetraédrico libre (Free Tetrahedral) ahora genera automáticamente una capa de pirámides (cyan) alrededor de los hexaedros (verde) de una malla barrida, mientras que rellena el espacio restante con tetraedros (gris). Los elementos piramidales se introducen dentro de la parte tetraédrica del dominio de modelado.

Mallado tetraédrico optimizado para evitar elementos pequeños

Se ha introducido una nueva opción de optimización en la operación Tetraédrico libre para evitar la creación de elementos que sean demasiado pequeños. Se puede utilizar la opción Evitar elementos demasiado pequeños si se desea maximizar el tamaño, medido como el radio de la esfera inscrita, de los elementos más pequeños mientras se mantiene el tamaño de elemento local deseado. Esta optimización mejora el rendimiento cuando se resuelven problemas utilizando time-stepping explícito.

Expresiones de tamaño de malla

Un nuevo atributo de malla introduce mayor flexibilidad para manipular el tamaño y la distribución de la malla. Puede añadirse el nodo Expresión de tamaño a una secuencia de mallado en el Constructor del modelo para variar el tamaño de los elementos a través del espacio de modelado utilizando expresiones. Se puede seleccionar si la expresión se debería de evaluar en una rejilla o sobre una solución. Si se utiliza la opción Rejilla, se puede incluir una expresión en el cuadro de edición Expresión de tamaño (Size expression) basada en variables globales definidas por parámetros, funciones, materiales y variables. si se utiliza la opción Solución, la expresión se puede entrar utilizando variables definidas por la solución, como las variables de estimación del error.

Una expresión basada en los parámetros geométricos en el dominio de modelado, y por tanto evaluada en la rejilla, ha sido añadida a la sección Expresión del tamaño del elemento en la ventana de Ajustes de expresiones (izquierda). Esto da como resultado el tamaño y la distribución de elementos vista en el dominio de modelado (derecha).

Adaptación de la malla basada en expresiones de error

Una nueva operación llamada Adaptar (Adapt) refina la malla basándose en una expresión pare el error en una solución o por una expresión para el deseado tamaño de elemento de la malla. El resolvedor adaptativo utiliza esta operación para crear mallas adaptadas.

Nuevas herramientas para evaluar la calidad de una malla

Ahora se puede seleccionar entre varias medidas de calidad para la malla cuando se presentan en la ventana Estadísticas o un gráfico de malla. Estas medidas son: Oblicuidad, Ángulo máximo, Volumen versus circunvalación, Volumen versus longitud, Número de condición y Tasa de crecimiento.

Se puede escoger graficar la calidad de la malla en el dominio de modelado utilizando las siguientes medidas: Skewness, Maximum angle, Volume versus circumradius, Volume versus length, Condition number, and Growth rate (izquierda). Aquí, se investiga la tasa de crecimiento (Growth rate) (right). Esta se evalúa hacia una medida de calidad máxima de 1 en regiones de la malla donde los elementos son constantes en tamaño, mientras que decrece en regiones donde la tase de crecimiento de los elementos crece de un elemento al siguiente.

Mallado 2D mejorado

El rendimiento de mallado para geometrías 2D con muchos dominios se ha mejorado significativamente, principalmente gracias a la paralelización. Además, la operación de mallado cuadrático de dominios y caras planas con cuatro esquinas con ángulo recto ahora proporciona mallas cuadráticas más eficientes y de mayor calidad.

Detección automática de aristas rectas y planas de mallas importadas

Se dispone de nuevos ajustes en la operación Importar para controlar el particionamiento de una malla 3D importada en el nivel de arista. Esta funcionalidad es importante cuando se desea combinar la malla importada con objetos geométricos creados.

Opción para desconectar el renderizado de malla

Un nuevo botón en la barra de herramientas de Gráficos permite desconectar el renderizado de la malla. Esto facilita visualizar el interior de un objeto 3D independientemente de que parte de la geometría tenga una malla.

Nuevo botón en la barra de herramientas de Gráficos para conectar/desconectar el renderizado de malla.

Operadores de acoplamiento de proyección para todos los tipos de elementos de malla

Los operadores de acoplamiento Proyección general y Proyección lineal en el menú Acoplamientos de componente del nodo de Definiciones ahora soporta todos los tipos de elementos de malla.

Eliminar detalles geométricos automáticamente con operaciones geométricas virtuales

Una nueva operación geométrica 3D, Eliminar detalles, se ha introducido para procesar las geometrías CAD para un mallado más exitoso. Esto es de particular utilidad para geometrías con pequeños detalles geométricos, que pueden llevar a grandes mallas de poca calidad si no se manejan de una manera significativa.

La operación elimina automáticamente pequeñas aristas y caras pequeñas y estrechas de las geometrías. La operación Eliminar detalles tiene dos modos: Automático y Manual. Cuando se eliminan los detalles en modo Automático la operación genera una secuencia de nodos de operaciones virtuales que pueden ser inspeccionados y editados cambiando al modo Manual.

Una geometría CAD que contiene pequeñas aristas, pequeñas caras y caras estrechas (izquierda) da como resultado la siguiente malla (derecha)

Tras reconstruir la geometría con la operación Eliminar detalles (izquierda), se consigue una malla mucho mejor (derecha).

Estudios y resolvedores

COMSOL Multiphysics® 5.3 incluye un nuevo resolvedor para simulaciones CFD y un nuevo solver para simulacione de electromagnetismo y corrosión por el método de elementos de contorno. Más detalles a continuación.

Resolvedor AMG (Algebraic Multigrid) para CFD

El método SA-AMG (smoothed aggregation algebraic multigrid) o Agregación algebraica suavizada multi-rejilla se ha ampliado para trabajar con los suavizadores especializados para CFD en COMSOL Multiphysics®: SCGS, Vanka y SOR Line.

El uso del resolvedor alternativo de multi-rejilla geométrica requiere considerar tres niveles de malla, que puede crear problemas cuando se intentan mallar y resolver modelos con geometrías variables de diferentes tamaños. El resolvedor SA-AMG únicamente requiere un nivel de malla, haciendo el proceso de mallado mucho más fácil y el proceso de resolución mucho más robusto para grandes problemas y geometrías "difíciles".

Por ejemplo, en el modelo de interacción fluido-estructura de un panel solar (en la imagen inferior), los puntales y barras que soportan los paneles son pequeños en comparación con el dominio del aire que al su alrededor. Esta diferencia de dimensiones dificulta mallar eficientemente el dominio del aire junto con las piezas pequeñas y componentes, que sería todavía más difícil si se tuvieran que crear tres mallas de diferentes tamaños. El resolvedor SA-AMG requiere únicamente un nivel de mallado, lo que es mucho más fácil de obtener.

Flujo de fluido más allá de un panel solar y la distribución de presión en su superficie experimentando un comportamiento de interacción fluido-estructura. La diferencia de las dimensiones de los puntales y barras del soporte respecto al dominio del aire circundante lleva a retos importantes al mallar el modelo. Con el resolvedor SA-AMG, solo se requiere un nivel de mallado para el proceso de resolución, lo que la hace mucho más rápida y fácil de obtener en comparación con el proceso de resolución con el resolvedor GMG, que requiere tres niveles de malla.

Adaptación integrada con secuencias de mallado y estimación del error

El algoritmo de adaptación h para problemas estacionarios, paramétricos y de valores propios ha sido revisado de forma que se pueden guardar las soluciones y mallas intermedias. Además, las mallas adaptativas resultantes ahora se basan en características de mallado que posibilitan cambiar con facilidad del proceso de solución automática a la adaptación manual cuando se requiera.

Para alcanzar esto, se han introducido dos nuevas funcionalidades de mallado: Adaptar y Expresión de tamaño. Adaptar refina la malla basándose en una expresión para el error en la solución o por una expresión para el tamaño de elemento de malla deseado. De forma alternativa, puede añadirse el nodo de Expresión de tamaño a una secuencia de mallado en el Constructor del modelo para variar el tamaño del elemento a través del espacio de modelado utilizando expresiones.

La funcionalidad de adaptación y la estimación de errores también se han unificado de forma que los estimadores del error utilizados por el método de adaptación ahora están disponible como variables dependientes para que sean utilizados para el postprocesado de resultados. Más aún, el estimador del error L2 (del residuo de PDE) ahora está disponible para el postprocesado.

Las mejoras han llevado más lejos al método de Inicialización de la Malla que ahora es capaz de realizar adaptación en otra mallas además de los tipos triangulares y tetraédricas. Esto es posible posrque las mallas adaptadas se construyen con la funcionalidad Referencia, que preserva la secuencia de malla original jutno con la nueva funcionalidad de mallado de Expresión de tamaño.

Los métodos de Refinamiento regular y Refinamiento más largo ahora también convierten automáticamente la malla a triángulos o tetraedors cuando se necesita. Esto significa que no hay necesidad para que el usuario añada ninguna funcionalidad Convertir a secuencias de mallado.

Este modelo de referencia Euler Bump ahora utiliza la nueva funcionalidad de refinamiento de malla adaptativa en COMSOL Multiphysics®.

Resolvedor iterativo rápido para problemas del método de elementos de contorno

Ahora se dispone de un resolvedor directo denso para resolver problemas que se resuelvan mejor con el métdo de los elementos de contorno (BEM). Es útil para aplicaciones que no se ajusten bien al modelado por el método de los elementos finitos (FEM).

El tiempo de solución para este resolvedor directo es aproximadamente proporcional al cubo del número de grados de libertad (DOF) en el problema. En otras palabras, el tiempo de solución crece drásticamente con el tamaño del problema. Para mitigar esto, se proporciona soporte para resolvedores iterativos basados en la multiplicación matriz-vector rápida. Esto permite que las matrices sean comprimidas utilizando la llamada compresión ACA o ACA+. Estas alternativas corresponden a dos diferentes versiones del método de aproximación cruzada adaptativa, que es un método de multiplicación de matrices rápica en aproximaciones de campo lejano.

Se proporcionan dos precondicionadores: Inversa aproximada dispersa (SAI) y Precondicionador directo. Ambos están expuestos a la así llamada parte de campo cercano de la matriz. La parte de campo cercano de la matriz es dispersa y requiere mucho menos memoria para almacenar y resolver que la matriz completa. El precondicionador SAI es un ejemplo de un precondicionador explícito que aproxima la inversa de la matriz y no la matriz por sí misma. El Precondicionador directo utiliza la descomposición LU más común de la matriz.

BEM se ha implementado en una interfaz física general para resolver PDE, una interfaz para resolver aplicaciones electrostáticas en el módulo AC/DC y para resolver aplicaciones de densidad de corriente electroquímicas en el módulo Corrosion y el Electrodeposition.

Modelado de propiedades electrostáticas de una plataforma petrolera en el mar utilizando el método de los elementos de contorno (BEM). El tamaño, número de piezas y complejidad general de la geometría, junto con la región ilimitada en la que existe la plataforma, hace de éste un ejemplo óptimo para el modelado con BEM. La superposición es una sección ampliada de la plataforma petrolífera que muestra detalles más finos como los ánodos galvánicos, que son las barras finas cerca de la gran estructura de la plataforma.

Soporte de resolvedor para problemas híbridos BEM/FEM

A veces, los problemas multifísicos pueden resolverse con un método numérico, pero se resuelven óptimamente utilizando métodos numéricos diferentes - el método de los elementos de contorno (BEM) y el método de los elementos finitos (FEM) - para físicas diferentes. Los modelos híbridos BEM/FEM pueden utilizarse donde el almacenamiento de la matriz es el formato disperso óptimo para la parte FEM y un formato denso o libre de matriz para la parte BEM. Esto facilita el uso de precondicionador/suavizador separado para las partes FEM y BEM individuales de la matriz.

Es posible, por ejemplo, utilizar un resolvedor iterativo eficiente con un precondicionador híbrido. La parte FEM puede ser precondicionado libremente como usualmente, mientras que la parte BEM puede utilizarse con uno de los precondicionadores mencionados anteriormente para la matriz de campo cercano. Los métodos iterativos calculan el residuo con un método basado en matriz híbrid/matriz libre, optimizando el udo de diferentes tipos de productos matriz-vector.

Sensibilidad para variables de flujo de contorno precisas

Ahora es posible obtener la contribución a la sensibilidad desde las variables de Flujo de Contorno con el método de la sensibilidad Forward. Estas son las variables de flujo de contorno precisas que están disponibles para algunas interfaces físicas, como las de transferencia de masa y calor. Para estas interfaces, se selecciona el cuadro de chequeo Compute bajo sus respectivas secciones de Discretización para acceder al uso de estas variables.

Combinación de soluciones

Se pueden combinar dos objetos de solución en una simple solución o conjunto de datos. Esto es de utilidad cuando se necesita una solución/conjunto de datos para el postprocesado o cuando se necesita una solución como entrada para una nueva simulación. Pueden combinarse soluciones dependientes del tiempo, paramétricas y de frecuencias propias, y también pueden concatenarse o sumarse soluciones.

Mejoras de rendimiento basadas en la malla en el método Galerkin discontinuo

Se han implementado varias mejoras para acelerar el método de Galerkin discontinuo (dG) y reducir su huella en memoria. Una mejora es una nueva métrica de mallado que se uitliza para el cálculo del paso temporal estable para el método time-stepping explícito que es utilizado. Esta métrica es el diámetro del cículo inscrito más grande para un triángulo y la esfera inscrita más grande para un tetraedro. Esta métrica es mejor para determinar el paso temporal necesario en una integración temporal de tipo estable y lleva a una mejor caracterización de los elementos de la malla a mano para una simulación.

Se ha obtenido una segunda mejora a través de un nuevo procedimiento de optimización de la calidad de la malla. Este procedimiento debería de utilizarse junto con el método dG para incrementar más el paso temporal estable para el método time-stepping explíctio. Este método cambia la malla para evitar celdas que son demasiado pequeñas y que de otra manera limitarían el paso temporal estable. Al generar una malla tetraédrica en 3D debería de utilizarse la opción Evitar elementos de malla demasiado pequeños.

Como ejemplo, consedérese el modelo tutorial Ultrasound Flow Meter with Generic Time-of-Flight Configuration que contiene 7.5 millones de grados de libertad (DOF). En una ejecución de test en un ordenador de escritorio con un procesador Intel® Core™ i7 a 3.60 GHz con 4 cores y 32 GB de RAM, el problema de acústica se resuelve en 7 horas y 5 minutos y requería 6.0 GB de RAM en la versión 5.2a de COMSOL Multiphysics®. En la versión 5.3, con el nuevo método de montaje disperso, el mismo estudio se resuelve en 5 horas y 1 minuto y requiere 5.8 GB de RAM. Esto representa una aceleración de aproximadamente 30% y una ligera reducción de la memoria.

Mejoras de rendimiento basadas en multinúcleo en el método Galerkin discontinuo

Se ha conseguido una reducción en la memoria al calcular modelos en sistemas multinúcleo. Aquí se utiliza un nuevo método de montaje disperso para el vector de residuos. La memoria requerida se reduce y no depende del número de núcleos de CPU utilizados. Además, la memoria requerida durante la inicialización se ha reducido sustancialmente. Esta mejora hace que el método sea más rápido, ya que se evita una reserva innecesaria de memoria.

En un estudio adicional de las mejoras de memoria al resolver utilizando multinúcleos, separado de las mejoras proporcionadas por el mallado y los parámetros de la métrica de la malla, se puede comparar un modelo resuelto en ambos COMSOL versión 5.2a y 5.3, donde se utilizan exactamente la misma malla y paso temporal. Aquí, se consideara una única simulación de ecuación de onda dentro de un elipsoide utilizando funciones de base cúbicas. La comparación se realiza en un Intel® Xeon® CPU E5-1650 v4 a 3.60 GHz utilizando 6 núcleos. Incluso sin las mejoras en la malla, la reducción del tiempo de CPU es del orden del 18%. Esta reducción de memoria se espera que sea incluso más pronunciada cuando se utilizan más núcleos.

Tamaño	Versión 5.2a	Versión 5.3	Mejora
Medio (6.7 MDOF/t = 0.05)	74 sec./4.1 GB	61 sec./3.2 GB	18%/22%
Grande (20 MDOF/t = 0.05)	307 sec./10 GB	250 sec./7.3 GB	19%/27%

Intel, Intel Core, y Xeon son marcas comerciales de Intel Corporation o sus subsidiarias en EEUU y/o otros paises.

Postprocesado y visualización

La versión COMSOL Multiphysics® 5.3 trae mejoras de renderizado y visualización que hacen que el postprocesado de los resultados sea más fácil y efectivo. La herramienta de Selección ahora está disponible para gráficos individuales así como para conjuntos de datos completos, los gráficos 1D pueden tener dos ejes y para resultados con diferentes escalas, y los resultados con múltiples parámetros son más fáciles de ver con los botones de gráfico Siguiente y Previo.

Using Selections as a Plot Attribute

La funcionalidad de Selección facilita filtrar un gráfico a un subconjunto de una geometría del modelo. Previamente únicamente se disponía como un atributo para el nodo Conjunto de datos, ahora se puede añadir la funcionalidad Selección para gráficos específicos, en vez de solo para el conjunto de datos en sí mismo. Esto significa que se puede discriminar más en qué componente geométrica se escoge realizar una parte de las visualizaciones de los resultados. En la imagen del ejemplo Car Windshield Antenna Effect on a Cable Harness del módulo RF, la funcionalidad de Selección se ha utilizado para especificar el potencial eléctrico como un gráfico de superficie en los equipos de un auto afectado por radiación electromagnética. Las superficies eliminadas que permiten que los equipos sean visibles también pueden esconderse utilizando la funcionalidad Selección para los gráficos.

Cálculo de la impedancia electromagnética (EMI) y capacitancia (EMC) de la estructura de un automóvil. La radiación emitida por una antena induce una corriente eléctrica en la superficie exterior del equipo de cableado en un coche. Un grupo de superficies que tapan el equipo han sido retiradas bajo la Selección Harness, y un gráfico de superficie de esta selección puede escogerse para ilustrar el campo Eléctrico normal a este componente (tabla de color Jupiter Aurora Borealis).

Graficar diferentes valores de parámetros en dos ejes y

Presentar múltiples resultados y datos comparativos de las simulaciones se ha hecho más fácil a través de un par de clics. Ahora se pueden graficar diferentes valores de parámetros de diferentes escalas en dos ejes y de grupos de gráficos 1D contra un valor de parámetro en el eje x. Para poder utilizar esta funcionalidad, se debe marcar la casilla de verificación Two y-axes en la ventana de Ajustes de un nodo de Grupo gráfico 1D y entonces seleccionar el valor del parámetro que se quiere añadir al segundo eje y (ver imagen).

También se ha añadido una nueva funcionalidad para cuando se están graficando grupos de gráficos 1D: la capacidad de cambiar los valores del parámetro en el eje y para que se muestre en el eje x y viceversa. En este caso, se seleccionaría la casilla de verificación Flip the x- and y-axes en la ventana de Ajustes de un nodo de Grupo gráfico 1D (ver imagen).

Gráficos de la temperatura (eje y izquierdo) y flujo de calor (eje y derecho) de una simulación de transferencia de calor dependiente del tiempo.

Saltar entre soluciones utilizando los botones de la barra de herramientas

Ver una lista de tiempos para una solución dependiente del tiempo o una lista de parámetros de una solución paramétrica ahora se ha hecho más flexible con los botones de la barra de herramientas Plot Previous y Plot Next. Anteriormente, cuando se disponía de múltiples gráficos para ser visualizados sobre un rango de valores, se debía de seleccionar los diferentes valores de parámetros desde menús desplegables para ver la secuencia de gráficos cambiantes o si no, verlos todos como una animación. Los nuevos botones de la barra de herramientas de gráfico Previo y Siguiente permiten cambiar rápida y fácilmente entre soluciones en modelos que presentan variaciones dependientes del tiempo, barridos paramétricos o análisis de valores propios, por nombrar unos cuantos. Los atajos de teclado F6 y F7 pueden ser útiles como alternativa ergonómica a clicar con el ratón.

Gráfico de superficie de líneas de flujo

A veces los gráficos de líneas de flujo no proporcionan una visión adecuada de las complejidades involucradas en un campo 3D - en particular, uno que visualice el flujo del fluido. Con las líneas de flujo yendo en todas las direcciones a la vez, puede ser dificultoso investigar un campo de flujo en una superficie, en una zona donde el flujo es dominante o está casi estancado, o donde el flujo es afectado por una parte dentro del dominio de modelado. El nuevo tipo de gráfico de superficie de líneas de flujo muestra líneas de flujo sobre una superficie plana en un modelo 3D. Esto da mayor contro sobre donde visualizar los resultados de flujo y proporciona una mayor comprensión del campo de flujo. Se puede seleccionar fácilmente una superficie plana existente para graficar las líneas de flujo o definir un plano de corte donde se visualizarán.

Este modelo de un depósito de tratamiento de aguas utiliza un tipo de gráfico de superficie de líneas de flujo en una superficie cercana a la pared del reactor para mostrar el campo de flujo en esta región potencialmente estancada. Se ha combinado con un gráfico de líneas de flujo 3D que muestra una representación del campo de flujo a través del reactor así como un gráfico plano del campo de presión. Los tres tipos de gráficos utilizan una tabla de colores Rainbow para mostrar las amplitudes.

El dominio del modelo del ejemplo del flujo que pasa una representación de un vehículo incluye un plano de simetría y un contorno inferior (la carretera, si se quiere). Este imagen muestra el gráfico de superficie de líneas de flujo utilizando una tabla de colores Twilight para el flujo en el plano de simetría y un plano justo encima de la superficie de la carretera.

Un gráfico de superficie de líneas de flujo utiliza una tabla de colores Jupiter Aurora Borealis en un plano de una app de mezclador. En este instante, el gráfico de líneas de flujo muestra como es afectado el campo de flujo por las palas del mezclador.

Cálculo del ancho de haz

Ahora se puede calcular el ancho de haz y el ancho de haz entre ceros en un tipo de gráfico de campo lejano. Esto es de utilidad para analizar altavoces en el módulo de Acústica y antenas en el módulo RF.

Calculo del ancho de haz y el ancho de haz entre ceros en una versión ampliada del modelo de transductor piezoacústico.

Unidades mostradas en gráficos geométricos y leyendas de colores

Alguna vez habrá recibido y visto una figura en la ventana gráfica y se habrá preguntado lo grande que es la geometría o cuáles son sus dimensiones. Las unidades utilizadas para una longitud geométrica, ancho, y altura ahora se muestran por defecto en unos ejes de geometría en la ventana del gráfico.

De forma similar, se puede escoger si visualizar unidades asociadas con las leyendas de colores en la ventana del gráfico. Este se puede realizar seleccionando la casilla de verificación Mostrar unidades en la sección Leyenda de colores en la ventana de Ajutes del gráfico.

Una geometría construida en centímetros donde las unidades ahora se muestran en los ejes.

Opción para apagar la presentación de la malla

Un nuevo botón en la barra de herramientas de Gráficos permite apagar la presentación de la malla. Esto facilita la visualización del interior de objetos 3D, sin tener en cuenta que parte de la geometría tiene una malla.

Nuevo botón en la barra de herramientas de Gráficos para encender/apagar la presentación de la malla.

Funcionalidad de plano de evaluación de previsualización para gráficos de directividad y campo lejano

Ahora se puede utilizar una funcionalidad de plano de evaluación de previsualización en los gráficos de directividad y de campo lejano. Este muestra el círculo (escalado) donde se lleva a cabo la evaluación del campo lejano, así como el plano de evaluación normal y vectores de dirección de referencia (la dirección que representa 0 grados en gráficos polares). Esto ayuda en gran medida a visualizar y verificar que la evaluación se realiza en la posición correcta después de entrar o modificar los ajustes de evaluación.

El plano de evaluación de previsualización y la normal del plano y las direcciones de referencia para los gráficos de campo lejano con sus correspondientes ajustes. Del modelo Loudspeaker Driver in a Vented Enclosure.

Gráficos cortesía de COMSOL y realizados con el software COMSOL Multiphysics®.