COMSOL Multiphysics,多物理场耦合应用平台.pdf

中仿科技公司中仿科技公司 CnTech Co Ltd 全国统一客户服务热线 400 888 5100 网址 www CnT 邮箱 info 1 COMSOL 多物理场耦合应用平台 CnTech 总经理周少林专访 e works 王阳 11月22日 中仿科技 CnTech 和COMSOL公司共同举办了 多物理场耦合计算仿真学术研讨会暨COMSOL 2009 用户年会 借此机会 记者在北京采访了 CnTech 总经理周少林先生 与周总就多物理场软件的发展 趋势以及 COMSOL 的技术特点 战略方向进行了交流 CnTech 市场部品牌经理赵艳参与了采访 中仿科技总经理周少林 一 从 COMSOL 看 CAE 市场 一 从 COMSOL 看 CAE 市场 记者 CAE 市场近几年发生了很大的变化 许多大的软件公司被兼并和收购 您是怎么分析 CAE 市场 发展趋势的 记者 CAE 市场近几年发生了很大的变化 许多大的软件公司被兼并和收购 您是怎么分析 CAE 市场 发展趋势的 周少林 周少林 CAE 领域的并购其实从 2000 年前后就开始了 从并购的趋势来看 最开始是传统的 CAE 分析 软件公司与 CAE 前处理公司进行合作 后来延伸到与三维 CAD 公司合作 现在已经发展到致力于不同学科 的 CAE 厂商之间的合作 从技术层面来说 早期的 CAE 主要解决单物理场 单一学科的问题 例如前处理的问题 几何模型的 读入问题 为了完善相关领域的解决方案 收购并购也呈现这样的趋势 最近几年的趋势是 很多 CAE 厂商扩展到了单物理场以外的多物理场领域 从这一层面来说 解决多 场问题是 CAE 市场变化的一个风向标 记者 COMSOL 作为新力军在多物理场耦合软件中脱颖而出 那么对于 CAE 技术的发展走向 请谈谈您 的看法 记者 COMSOL 作为新力军在多物理场耦合软件中脱颖而出 那么对于 CAE 技术的发展走向 请谈谈您 的看法 周少林 周少林 我认为平台化和专业化是 CAE 技术的两个发展方向 中仿科技公司中仿科技公司 CnTech Co Ltd 全国统一客户服务热线 400 888 5100 网址 www CnT 邮箱 info 2 首先说到平台化 单物理场的问题已经研究得比较成熟 但实际的情况是 在研究某一个问题的时候 需要解决一个模型在多物理量耦合情况下的分析 所以就产生了平台化软件的概念 所谓平台化软件 功 能会越来越多 越来越开放 越来越兼容 同时方便用户做一些客户化的功能 甚至允许用户根据个性化 需求做一些开发 做成适于自己的软件 专业化的 CAE 软件则应专注于行业 与细分领域的设计 制造甚至成本因素相结合 达到通过 CAE 仿 真分析来提升产品竞争力的目的 作为 COMSOL 的定位 就是一个致力于多物理场的平台化软件 而其灵活性 开放性更好的让客户来定 制专业软件 目前在国内已经有很多客户基于 COMSOL 开发了特定的专业软件包 记者 作为基于以多物理场为研发目标的软件 COMSOL 跟传统 CAE 软件的区别在哪里 记者 作为基于以多物理场为研发目标的软件 COMSOL 跟传统 CAE 软件的区别在哪里 周少林 周少林 的确 COMSOL Multiphysics 的技术基础是以多物理场作为研发目标的 COMSOL 的灵活性在 于它能对任意能使用偏微分方程描述的物理现象进行联立和求解 从而实现任意数量的多物理场问题进行 仿真 这是传统 CAE 软件无法做到的 在其他很多通用软件中 最早只对单场 或者少数场的物理量仿真分析 后来通过收购逐渐扩大到多 物理场 这就会带来很多技术瓶颈 比如 结构力学一般采用有限元法 流体领域一般采用有限体积法 电磁领域采用有限差分法 在源代码不是统一架构的情况下 在后期把他们组装成平台软件 将会面对采 用不同理论基础带来的艰巨理论基础 面临很多不确定因素和风险 COMSOL 的最大特点是开放性 擅长解偏微分方程组 不管是哪个物理场的问题或者是耦合问题 只要 能建立合适的偏微分方程 方程组 耦合关系 就能得到有效的求解 二 COMSOL Multiphysics 4 0 版亮点功能 记者 COMSOL Multiphysics 4 0 即将发布 在新的版本中有哪些新增的功能和改进 二 COMSOL Multiphysics 4 0 版亮点功能 记者 COMSOL Multiphysics 4 0 即将发布 在新的版本中有哪些新增的功能和改进 周少林 周少林 总的概括 V4 版本相比 COMSOL 3 0 有了质的飞跃 如果说 V3 版本保持了与 Matlab 的接口 技术是其亮点的话 V4 版本在软件界面 人机交互 全新的操作模式 新增模板和分布式计算等方面都有 了增强 首先 首先 在 V4 版本中 COMSOL 提出了全新的用户界面 COMSOL DesktopCOMSOL Desktop 概念 集简洁 易用 功能强大 的设计与仿真功能于一体 用户对模型的建立和求解变得更加容易 在 COMSOL Desktop 中 建模过程变得 非常的简单 简洁的软件界面让用户对模型的全局把握更加得心应手 建模过程中出现的包括主界面 模 型创建工具 帮助文档以及设置 消息栏和图形窗口在内的工具窗口可以浮动或者停靠在软件的任意位置 其次 其次 COMSOL Multiphysics 4 0 具备基于 LiveLink 套件LiveLink 套件的 Inventor SolidWorks 和 Pro ENGINEER 协同建模功能 CAD 协同功能延续了之前广受好评的 COMSOL Multiphysics 仿真接口 基于 LiveLink 套件 中仿科技公司中仿科技公司 CnTech Co Ltd 全国统一客户服务热线 400 888 5100 网址 www CnT 邮箱 info 3 的 COMSOL Multiphysics 与 CAD 软件的连接 不管是 CAD 还是 CAE 软件的几何图形发生了改变 将在协同 工作的另一款软件中实时更新 这一功能带来的最大好处是 可以在 CAD 软件中对多物理场仿真进行参数 扫描以及产品的优化设计 另外 另外 COMSOL Multiphysics 4 0 版本全面支持基于标准多核计算机和分布内存式多核计算机和分布内存式 集群 并行计算并行计算 这意味着用户可以在两种模式中随意地转换 在集群计算机的每个节点上分别对一个模型进行参数化共享 内存式并行计算 或者在集群计算机的所有节点上实现整个模型的分布式并行计算 而且 而且 在求解器求解器方面 COMSOL Multiphysics 4 0 也做了增强 增加了常用于结构和声学仿真的模式 求解器 用于电磁场时谐分析的 AWE 求解器 用于参数评估的非线性最小二乘法求解器等多个单元技术的 求解器 最后 最后 COMSOL Multiphysics 4 0 中新推出了三个专业模块 CFD 模块 电化工模块和等离子模块 三个专业模块 CFD 模块 电化工模块和等离子模块 需要强调一下的是等离子模块 这是目前全球独有的一项技术 在等离子领域的感应耦合 电容耦合有着 专业的应用 三 COMSOL 高校合作计划 三 COMSOL 高校合作计划 记者 COMSOL 在中国与大量的高等院校建立了合作伙伴关系 请介绍一下 COMSOL 高校合作计划的初 衷 记者 COMSOL 在中国与大量的高等院校建立了合作伙伴关系 请介绍一下 COMSOL 高校合作计划的初 衷 周少林 周少林 高校是一个培养工程师的摇篮 只有高校的科研人员接受了这些新兴的技术 才能更好地在 企业里得到应用 COMSOL 从 1997 年推出以来 作为一个新的软件 独特的求解方法 全新理念和平台 我们逐步从学 生开始推广 让他们以科研项目为背景进行软件操作 才能更深入地理解软件 积累经验 象多物理场耦合这样新的技术不被学生所接受 直接被工程师使用 是一件很困难的事情 因为只有 在学习 实验 做研究项目的过程中 让高校的研究生运用到这些新的工具 新的方法 才会在以后的工 作中把这些新的方法应用起来 基于这个出发点 COMSOL 帮助中国的很多高校推进了基于多物理场领域的合作计划 而且 通过在高 校里面锻炼多物理场耦合的思维方式 可以把积累的方法在以后的实际工作中进行应用 从而推进企业创 新的步伐 这也是 COMSOL 致力于高校合作计划的一个初衷 记者 COMSOL 在与高校合作过程中 取得了哪些方面的成绩 今后会有哪些规划 周少林 COMSOL 记者 COMSOL 在与高校合作过程中 取得了哪些方面的成绩 今后会有哪些规划 周少林 COMSOL 总部一直非常鼓励高校教学 我们也一直在进行高校合作计划 在全球其他地区 COMSOL 和高校的合作更为广泛地开展 美国斯坦福大学 已经摒弃了很多传统的 CAE 软件 而采用 COMSOL Multiphysics 作为全校性的普及性科研工具 在 COMSOL 总部所在的瑞典 工科类高 中仿科技公司中仿科技公司 CnTech Co Ltd 全国统一客户服务热线 400 888 5100 网址 www CnT 邮箱 info 4 校甚至引入上万套 COMSOL Multiphysics 软件 基本上是教师学生人手一套 用于教学和科研分析 在国内高校教学领域 虽然 COMSOL Multiphysics 推进的步伐相对缓慢 但一直都是我们的工作重点 我们鼓励老师开设相应的课程 给他们提供软件进行创新型实践 或者通过竞赛提升学生的应用水平 通 过一些具体的项目 让他们更加深入地理解多物理场的知识 随着年轻一代教师的成熟 特别是海外留学归国人才的引进 将国外先进的教学方法 思路和手段的 引入 不断提高国内的教学水平和质量 最近很高兴得看到了国内在这方面的变化 在我们的客户中有许 多这样的案例 比如从英国留学回来的黄智恒博士在中山大学结合 COMSOL Multiphysics 开设的 电子封 装 课程 西安交通大学化工系的刘永忠教授师从美国密歇根大学 H 斯科特 福格勒教授 将 H 斯科特 福 格勒教授结合 COMSOL Multiphysics 编写的世界畅销经典化学反应工程教材 化学反应工程原理 引入西 安交通大学的反应原理课程教学中 我们将推动更多的老师加入到我们的教学计划中 提高我国高校的教 学质量改进教学方法 譬如今年年初 我们市场部成立专门的团队整理了 COMSOL Multiphysics 最新的 400 多个经典的中文 版本案例 几十位志愿者的参与 历时半年的时间 给中国的高校和用户提供了很好的学习素材 四 COMSOL 在制造企业的成功应用 记者 作为多物理场建模与仿真平台提供商 COMSOL 的客户群主要分布在哪些领域 四 COMSOL 在制造企业的成功应用 记者 作为多物理场建模与仿真平台提供商 COMSOL 的客户群主要分布在哪些领域 周少林 周少林 COMSOL 的客户主要分布在以外资 合资为主的研发型公司 其次是国内的军工 国防 高科 技电子等制造业 另外 COMSOL 一直会以高校合作计划作为长期的战略方向 帮助高校提升多物理场领 域的应用水平 所以 211 和 985 高校也是 COMSOL 致力于的客户 需要说明的一点是 COMSOL 很多制造企业的用户研究的是最前沿和交叉学科的应用 在很多企业 对于前沿性的产品研发 基于对技术的保密性和战略把握 他们一般不予宣传 所以也特地不让 COMSOL 对他们的应用案例对外 但其实 除了高校以外 COMSOL 也有很庞大的制造业客户群 记者 请介绍一 两个企业的成功典型案例 并简单分享一下他们的应用成果 记者 请介绍一 两个企业的成功典型案例 并简单分享一下他们的应用成果 周少林 周少林 在制造业领域 譬如飞利浦 宝洁 GE 声扬电子等 都成功地应用了 COMSOL Multiphysics 多物理场功能解决实际的问题 我简单介绍一个利用 COMSOL Multiphysics 分析飞利浦剃须刀刀罩制造过 程的例子 在传统的过程 在传统的过程 剃须刀刀罩通常采用相变诱发塑性钢 在制造刀罩的过程中 得到的刀罩厚度太大 形状也不够精确 所以需要进一步的加工 对于低档电动剃须刀 一般采用电火花加工法来制造其刀罩 但是这种方法不仅成本偏高 制造精度也不高 对脸部皮肤会造成摩擦甚至擦伤 在寻找其他途径解决刀罩问题时 飞利浦决定利用电解液溶解刀罩的相关部位 来实现刀罩的制造工 中仿科技公司中仿科技公司 CnTech Co Ltd 全国统一客户服务热线 400 888 5100 网址 www CnT 邮箱 info 5 艺部分 在模拟加工过程时最重要的是考察刀罩的成型过程 成型过程 飞利浦的工程师在 COMSOL Multiphysics 中 建立刀罩的初始形状 在模拟过程中使用了一个特殊的 ALE 模式 移动网格 根据计算结果可以不断更 新刀罩的形状 并且与模拟相变诱发塑性钢分解的电化学反应的模块相互耦合 COMSOL Multiphysics 拥 有一个专门模块处理这种问题 工程师可以在这些模块中随意添加电化学应用模式 模拟刀罩和电解液交 界面处的反应 另外 Multiphysics 的高度开放性高度开放性 使工程师可以定义随气泡出现位置和热量的变化而变 化的电导率 通过 COMSOL Multiphysics 飞利浦成功模拟了新一代电动剃须刀刀罩的加工过程 从而使 刀罩和刀片之间契合的更加紧密 也带给剃须刀使用者更加舒适的使用体验 另外就是像 GE 这类的大型高科技企业 汇集了全球知识精英 也通过 COMSOL Multiphysics 解决多种 交叉学科的前沿性问题 尤其是在制造业里更是如此 五 COMSOL 在中国 记者 对于 COMSOL 这样新兴的 CAE 公司 您认为有哪些发展机遇 请介绍一下 COMSOL 在中国的发展 规划及愿景 周少林 五 COMSOL 在中国 记者 对于 COMSOL 这样新兴的 CAE 公司 您认为有哪些发展机遇 请介绍一下 COMSOL 在中国的发展 规划及愿景 周少林 COMSOL 是 CAE 行业的后起之秀 也是新一代 CAE 技术的代表 我们在多物理场耦合领域的 快速的发展和成长也见证了我们技术的前沿性 COMSOL 在全球已经有 15 个合作伙伴 32 个 Office 遍布比 利时 丹麦 芬兰 法国 德国 挪威 瑞士 英国和美国麻州 加州 中国等地 作为 COMSOL 中国地区唯一的合作伙伴 CnTech 是中仿集团旗下的旗舰公司 总部设在香港 目前在 全国设有四个分公司 分别是上海 北京 武汉和深圳 我们在中国的战略目标非常明确 在未来几年 我们都会致力于培育高校 研究所的多物理场耦合应 用 同时帮助中国的客户提高研发过程中的附加值 增强他们的核心竞争力 从近几年的发展趋势来看 我们保持了高速的增长 即使在金融危机的大环境下 依然取得了不错的 成绩 随着国内对研发的投入 对创新的重视 我们非常坚信 在交叉学科 多物理场耦合等前沿问题上 COMSOL 具有很好的发展前景 后记 后记 COMSOL Multiphysics 最大的特点是采取直接耦合直接耦合的方式求解多物理场问题 而传统的多物理场耦合 软件一般是采用间接耦合间接耦合的方法实现 两种方式相比 前者优势明显 就连著名的激光与非线性光学专家 姚建铨院士也对 COMSOL Multiphysics 的开放性和灵活性也不吝称赞 中仿科技公司中仿科技公司 CnTech Co Ltd 全国统一客户服务热线 400 888 5100 网址 www CnT 邮箱 info 6 作为多物理场耦合软件的新生代表 COMSOL 进入中国市场才 6