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COMSOL ha construido una sólida reputación de innovación acelerada en la simulación y análisis multifísicos. La nueva versión 4.2a se une a la larga historia de exitosas versiones del producto insignia de la suite COMSOL Multiphysics. Mediante la inclusión de características que llegan a nuevas comunidades de ingenieros y científicos, COMSOL está creando una plataforma de análisis estrechamente integrada con una amplitud y profundidad sin parangón. Vea las novedades más importantes de la versión 4.2a:

Particle Tracing Module
LiveLink™ for Creo™ Parametric
Barridos paramétricos más rápidos y eficientes
Importación de mapas de elevación digital (DEM)
Importación de imágenes
Cortes y gráficos de isosuperficies interactivos

Nuevos productos

Particle Tracing Module: El nuevo módulo Particle Tracing Module amplía la funcionalidad del entorno de COMSOL Multiphysics para el cálculo de trayectoria de partículas en un fluido o campo electromagnético, incluyendo interacciones partícula-campo. Cualquier módulo adicional se puede combinarse fácilmente con el módulo Particle Tracing Module y proporcionar acceso a herramientas de modelado adicionales y campos donde utilizar movimiento de partículas.

Un espectrómetro de masa es utilizado para separar e identificar diferentes substancias de una muestra. Las aplicaciones son numerosas e incluyen ingeniería de materiales y ciencias medioambientales. El gráfico muestra la simulación del trazado de una partícula con trayectorias de iones de varios pesos moleculares en un espectrómetro de masa de cuadripolo. Los campos eléctricos tienen tanto componentes de continua como de alterna y la combinación de ambas es esencial para la función del espectrómetro.

LiveLink™ for Creo™ Parametric: Con el nuevo LiveLink for Creo Parametric, COMSOL Multiphysics puede integrarse sencillamente con el último software de diseño de PTC®. Al establecer una conexión asociativa entre las dos aplicaciones, un cambio de una característica en el modelo CAD automáticamente actualizará la geometría en COMSOL Multiphysics, mientras se retienen los ajustes de la configuración física. Todos los parámetros especificados en Creo Parametric pueden ser enlazados interactivamente con la geometría de la simulación. Esto permite realizar simulaciones paramétricas que involucren barridos paramétricos y optimización de diseños en sincronía con el programa CAD. El LiveLink for Creo Parametric incluye todas la capacidades de CAD Import Module y posibilita la importación, reparación y limpieza (defeaturing) de ficheros CAD de todos los paquetes CAD más importantes.

Esta simulación de flujo calcula las trayectorias de partículas de cuarzo a través de un dispositivo de mezclado estático. Debido al hecho que las partículas tienen masa, únicamente una cierta fracción llegará a la salida. Esta fracción, la probabilidad de transmisión, se calcula durante el postprocesado.

LiveLink for SolidWorks

Librería de modelos, animaciones e imágenes: La extensiva Librería de Modelos de COMSOL Multiphysics ahora es accesible desde la interfaz de una ventana (One Window Interface) que se incluye con LiveLink for SolidWorks. Las animaciones e imágenes ahora pueden ser creadas desde la interfaz de una ventana y una serie de mejoras de rendimiento aligeran la sincronización de los modelos más grandes.

LiveLink for SolidWorks ahora facilita generación de animaciones e imágenes desde la interfaz de una ventana (One Window Interface).

LiveLink for MATLAB

LiveLink for MATLAB: La nueva versión del LiveLink for MATLAB incluye numerosas optimizaciones para mejorar el rendimiento y manejo de la memoria así como nuevas y actualizadas funciones, incluyendo una interfaz de usuario para la navegación por la Librería de Modelos de COMSOL.

Los nuevos tutoriales para LiveLink for MATLAB ayudan a acelerar la combinación de MATLAB con COMSOL. Las detalladas instrucciones paso a paso están disponibles en formatos HTML y PDF.

Nuevos Tutoriales: Cinco nuevos tutoriales de la Librería de Modelos muestran como combinar de forma eficiente los scripts de MATLAB con las simulaciones de COMSOL Multiphysics. Estos modelos muestran capacidades que son únicas en LiveLink for MATLAB como la extracción de datos en el prompt de MATLAB, correr modelos en bucles for anidados de MATLAB, utilizar datos de soluciones previas dentro de MATLAB, y llamar a funciones externas de MATLAB desde el escritorio de COMSOL (COMSOL Desktop).

Activación y desactivación de dominios: Este modelo de un problema de transferencia de calor dependiente del tiempo implementa el calentamiento a partir de regiones alternativas, utilizando la activación y desactivación de dominios.
Homogeneización en un reactor químico: Este modelo ilustra como simular un proceso de homogeneización periódico en un modelo de reactor químico dependiente del espacio. Esta homogeneización elimina los gradientes de concentración en el reactor en un intervalo de tiempo configurado.
Transferencia de calor convectiva con pseudoperiodicidad: Este modelo simula la transferenciad de calor convectiva en un canal lleno de agua. Para reducir los requisitos de memoria, el modelo se resuelve repetidamente en una sección pseudoperiódica del canal. Cada solución corresponde a una sección diferente, y después de cada paso de solución la temperatura en el contorno de la salida de la solución previa es mapeado en el contorno de entrada.
Distribución de temperatura en un termo: Este ejemplo resuelve la distribución de temperatura dentro de un termo que contiene café caliente. El objetivo principal es ilustrar cómo utilizar las funciones de MATLAB para definir las propiedades del material y las condiciones de contorno.
Parametrización de la geometría utilizando LiveLink for Solidworks: Este ejemplo muestra la parametrización de la geometría utilizando tanto LiveLink for Solidworks como LiveLink for MATLAB. MATLAB es utilizado para crear bucles anidados que cambian los parámetros de la geometría y actualizan la geometría utilizando LiveLink for Solidworks. La misma aproximación de modelado también funciona con LiveLink for AutoCAD, LiveLink for Creo Parametric, LiveLink for Pro/ENGINEER, LiveLink for Inventor, y the LiveLink foir SpaceClaim.

LiveLink for SpaceClaim

LiveLink™ for SpaceClaim™: LiveLink for SpaceClaim proporciona la fusión del modelado directo y la simulación multifísica en un entorno perfectamente integrado, que posibilita la obtención de diseños óptimos y colaboración a través de equipos CAD y CAE.

La interfaz de LiveLink for SpaceClaim permite transferir una geometría 3D de SpaceClaim a COMSOL Multiphysics. La geometría sincronizada en el modelo de COMSOL permanece asociativa con la geometría en SapaceClaim. Esto significa que los ajustes aplicados a la geometría, como las físicas o los ajustes de mallado, son retenidos después de las subsecuentes sincronizaciones. La interfaz de LiveLink también es bidireccional para permitir iniciar un cambio de la geometría de SpaceClaim desde el modelo de COMSOL.

La última versión ha incrementeado el rendimiento para la sincronización de modelos CAD más grandes.

La última versión de LiveLink for SpaceClaim vienen con un rendimiento mejor para sincronización con modelos CAD más grandes.

CAD Import Module

CAD Import Module: El motor geométrico Parasolid® de Siemens PLM ahora es el motor geométrico por defecto para los usuarios de cualquiera de los siguientes productos: CAD Import Module, LiveLink for AutoCAD, LiveLink for Inventor, LiveLink for SolidWorks y LiveLink for SpaceClaim.

El motor Parasollid permite operaciones geométricas más avanzadas y posibilita la creación y manipulación de modelos CAD complejos dentro del entorno de modelado geométrico nativo de COMSOL Multiphysics. Sin ningún producto adicional, los usuarios todavía pueden crear modelos geométricos en el entorno nativo de COMSOL Multiphysics pero con la funcionalidad del motor geométrico nativo de COMSOL.

El escalado automático ahora está habilitado para manejar modelos CAD de escalas de longitud muy diferentes que vayan desde los nanodispositivos a montañas o todavía más allá.

Este tutorial de simulación estructural utiliza la técnica de submodelado para resolver con precisión las concentraciones de tensión en la llanta de una rueda.

Mallado y geometría

Curvas de interpolacíon: Las curvas de interpolación pueden ser creadas a partir de datos x,y o x,y,z tabulados tanto en 2D como en 3D. Un spline cúbico interpola o aproxima los puntos dados - controlado por una tolerancia definida por el usuario. Los datos pueden ser cargados desde un fichero o escritos directamente en la ventana de ajustes de configuración de la Curva de Interpolación. Las curvas pueden ser abiertas, cerradas, o convertirse automáticamente en un objeto sólido. Este tipo de objetos puede ser utilizado para análisis 2D o ser extruidos, revolucionados y combinarlos para formar objetos 3D. Las curvas de interpolación en 3D pueden utilizarse como el eje de un barrido geométrico o para guiar y controlar la densidad de la malla así como para propósitos de postprocesado.

Las curvas de interpolación están disponibles tanto para 2D como 3D. Las curvas pueden ser abiertas, cerradas o convertirse automáticamente en un objeto sólido. Tales objetos pueden utilizarse para análisis 2D o ser extruidos, revolucionados y combinados para formar objetos 3D.

El pantallazo muestra el cálculo de la resistencia eléctrica para un cable de cobre creado con un barrido geométrico a lo largo de una curva de interpolación con datos x,y,z importados de un fichero.

Reutilización de objetos geométricos parametrizados: Ahora es posible reuitlizar objetos geométricos parametrizados entre simulaciones insertando una secuencia geométrica desde otro fichero de modelo. La secuencia geométrica en el árbol del Model Builder define los objetos geométricos y la secuencia de operaciones utilizadas para combinarlos en formas compuestas. Si la secuencia geométrica contiene referencias a funcione o parámetros, estas funciones y parámetros también estarán insertados en el modelo.

Cortar y pegar objetos geométricos: Ahora es posible cortar y pegar o duplicar múltiples objetos geométricos y realizar operaciones en el nodo de Geometría del árbol en el Model Builder. Esto ahorra reproducir objetos geométricos complicados o secuencias de operaciones geométricas y permite crear y parametrizar geometrías más rápidamente.

Copia de mallas extendida: La nueva funcionalidad de copia de malla posibilita copiar una malla desde una superficie particionada a una superficie similar utilizano una transformación de cuerpo rígido automática. Esta funcionalidad es importante para aplicaciones de condiciones de contorno periódicas con requisitos de alta precisión como simetría cíclica para análisis estructural y condiciones de contorno Floquet para propagación de ondas electromagnéticas. Las nuevas características están disponibles como Copy Domain, Copy Face y Copy Edge.

Una malla de superficie triangular es copiada a su cara opuesta. Las mallas que son copiadas utilizando traslaciones de cuerpo rígido son importantes para aplicaciones con condiciones de contorno periódicas con requisitos de alta precisión como simetría cíclica para análisis estructural y condiciones de contorno Floquet para propagación de ondas electromagnéticas.

Mallado de barrido extendido: El mallado barrido ahora puede ser utilizado entre superficies particionadas. Una superficie particionada en N segmentos puede ser barrida en una superficie de M segmentos, donde N ≥ M. En general es requerido que el particionamiento de la superficie (en caras) sea un refinamiento del particionamiento del destino.

La funcionalidad de geometría virtual se ha generalizado para cubrir mallados barridos para objetos geométricos con superficies donde se han realizado operaciones geométricas virtuales.

Una malla de barrido que va desdse una superficie particionada en 5 segmentos a una superficies de 2 segmentos. Esta nueva característica permite barridos de mallas entre superficies diferentemente particionadas y posibilita mallados hexaédricos y prismáticos para una clases más grande de objetos finos.

Croquis sobre planos de trabajo en 3D: Ahora es posible hacer un boceto de primitvas 2D sobre planos de trabajo directamente en 3D permitiendo un posicionado más fácil de objetos geométricos. Se activa mediante la selección de un cuadro de chequeo Draw en el plano de trabajo en 3D. La característica requiere una tarjeta que soporte renderizado de textura. El valor por defecto todavía sigue siendo el bosquejo en plano de trabajo 2D pero puede ponerse permanentemente que sea el nuevo comportamiento de plano de trabajo cambiando las entradas de preferencias. Dos nuevos botones en la barra de herramientas proporcionan las funcionalidades Work Plane Clipping y Align with Work Plane, para simplificar la creación de geometrías utilizando planos de trabajo.

Importación de datos

Importación de imágenes: Ahora es posible utilizar datos de imágenes para representar distribución de materiales 2D o para identificar regiones con diferentes materiales por sus colores o en escala de grises. Las imágenes usadas de esta manera ahora pueden tener muchos orígenes como microscopios electrónicos de barrido (SEM), tomografía computerizada (CT), o imágenes de resonancias magnéticas (MRI).

Una aplicación importante de la importación de imágenes es facilitar el cálculo de propiedades equivalentes de materiales promediadas en volumen para materiales inhomogéneos o porosos. Entre ellas se incluyen propiedades tales como conductividad, permitividad, elasticidad o porosidad y permite la conversión valores distribuidos espacialmente a un único valor medio representativo. Estas propiedades equivalentes de materiales pueden ser entonces utilizadas para simulaciones de grandes estructuras evitando la necesidad de información microscópica detallada. Esta aproximación de modelado tiene varias ventajas como evitar las a menudo difíciles operaciones de segmentación de imágenes o las conversiones imagen a geometría. También proporcionan mallados mucho más simplificados, menos uso de memoria y tiempos de cálculo más cortos - esto puede ser particularmente importante cuando el mismo tipo de análisis necesita ser repetido numerosas veces para imágenes diferentes.

Una imagen importada se pone a disposición como una función de interpolación general de COMSOL que puede ser utilizada para cualquier propósito de modelado. Se han posibilitado ciertos análisis 3D mediante la importación de múltiples imágenes que representan secciones de una estructura 3D.

Los gráficos muestran una simulación donde la estructura porosa es representada implícitamente por una imagen en escala de grises en vez de explícitamente mediante una geometría CAD. Se corre una simulación de flujo de la estructura contra una malla generada en un único rectángulo. Este tipo de mallas puede ser generado muy rápidamente y sin intervención humana. Se utilizó una malla adaptativa para incrementar la precisión. El nivel de detalle del resultado de la simulación puede controlarse muy fácilmente haciendo más gruesa o fina la malla y puede ajustarse para cumplir los objetivos de tiempo de solución especificados cuando existe un compromiso entre precisión y velocidad.

Importación de mapas digitales de elevación (DEM): Los datos topográficos de aplicaciones de sistemas de información geográfica (GIS) ahora pueden ser importados con una nueva característica de función de interpolación Digital Elevation Map que soporta directamente el formato de ficheros DEM de la U.S. Geological Survey (USGS). Se puede combinar libremente superficies DEM con otras superficies y sólidos para formar una representación volumétricatanto de geometrías como de mallas. Se pueden combinar múltiples superficies DEM e interseccionarlas o incrustrarlas dentro de otros objetos geométricos para formar otras estructuras compuestas. Esta función utiliza la primitiva geométrica de superficies paramétrica para permitir el control de resolución mediante la variación del número de "knots" de una superficies de aproximación subyacente. De esta menera se puede empezar con una aproximación tosca de los datos DEM para cálculos rápidos y cuando se está satisfecho de la configuración de la simulación incrementar sucesivamente el nivel de detalle hasta que se alcanza un nivel de detalle geométrico suficiente. El beneficio es un control preciso sobre el uso de la memoria y el tiempo de cálculo.

Las estructuras geométricas resultantes de la importación DEM son genéricas en el entorno COMSOL y manejadas del mismo modo que el CAD mecánico. Esto significa que está disponible toda la potencia de COMSOL Multiphysics para las representaciones geométricas DEM y puede ser aplicada a cualquier simulación de una física simple o multifísica como en flujo de subsuelo, electromagnetismo y mecánica de estructuras.

Una malla volumétrica tetraédrica creada sobre una geometría que combina sólidos rectangulares con datos DEM importados de la topografía de Mount McKinley. Este tipo de representaciones geométricas puede ser utilizado en cualquier tipo de simulación de COMSOL Multiphysics.

Estudios y resolvedores

Barridos paramétricos: Tablas de sondas acumuladas y superficies de respuesta Los barridos paramétricos ahora pueden crear Accumulated Probe Tables que permiten a una sonda escribir datos multiparámetro en tablas. Por ejemplo, la tabla puede incluir resultados de un barrido paramétrico anidado con dos parámetros independientes. A partir de la tabla se puede crear un nuevo gráfico de superficie de la tabla para graficar superficies de respuesta 2D y un nuevo gráfico de tabla para gráficos 1D de los resultados respecto a un parámetro.

Una nueva interfaz de usuario para barridos paramétricos conservadores de memoria facilita correr barridos paramétricos grandes donde únicamente se necesita salvar unos pocos valores escalares derivados por paso paramétrico, y no toda la solución.

La nueva funcionalidad de Table Surface facilita graficar resultados como funciones de barridos paramétricos multivariable. Los gráficos muestran el campo eléctrico de una antena patch microstrip junto con las ventanas de configuración y el gráfico de superficie de respuesta del parámetro S11 respecto el ancho geométrico y la frecuencia.

Adaptación de malla dependiente del tiempo y remallado automático: Las capacidades de adaptación de malla dependiente del tiempo y remallado automático han sido mejoradas y se han generalizado. El algoritmo de adaptación del mallado dependiente del tiempo ahora predice el siguiente refinamiento de la malla mediante una prerresolución en una malla gruesa. Para simulaciones de flujo bifásico esto resulta en una malla adaptativa que sigue más de cerca la interfaz de la fase y da resultados más precisos.

Este ejemplo muestra cómo modelar el flujo de un fluido de un inyector inkjet, por ejemplo, para una impresora. Una gota de tinta es inyectada a través del inyector y viaja por el aire hasta que impacta en su objetivo. El flujo del fluido es modelado por las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles con la tensión superficial. Este modelo utiliza el método del nivel establecido (level set) y también utiliza mallado adaptativo.

Soluciones transitorias y estacionarias combinadas: Una nueva opción de estudio proporciona control completo sobre las simulaciones transitorias y estacionarias que involucren diferentes fenómenos físicos. Para cada paso temporal de una simulación transitoria se puede utilizar automáticamente una solución estacionaria de un estudio y física diferente. Esto tiene importantes aplicaciones para trazado de partículas, donde la simulación de la trayectoria de la partícula es transitoria pero donde las fuerzas de las partículas se toman de un campo de solución estacionario. Las nuevas herramientas están disponibles al final de la ventana de ajustes del Time Dependent Study Step en la sección llamada Valores de variables no resueltas, y se utiliza en combinación con la selección de la física (Physics Selection), que está disponible en la misma ventana de ajustes.

Resultados y visualización

Comparar soluciones sobre diferentes mallas mediante la configuración de datos conjuntos: El nuevo Join Data Set es utilizado para comparar soluciones correspondientes a diferentes mallas, pasos temporales o valores de parámetros. Se pueden formar combinaciones de soluciones utilizando las operaciones diferencia, suma, producto, cociente

Esta visualización muestra la diferencia en temperatura entre soluciones correspondientes a dos diferentes densidades de malla para una simulación de tensión térmica. El nuevo Join Data Set se uitiliza para comparar soluciones correspondientes a diferentes mallas, pasos temporales o valores de parámetros.

Gráficos multicorte: Los gráficos multicorte proporcionan una forma rápida para generar múltiples cortes en diferentes direcciones. La opción por defecto es crear tres planos de corte paralelos a los planos de coordenadas x, y, z. El tipo de gráfico multicorte es una de las maneras más rápidas para sondear dentro del dominio calculado y está disponible en la sección More Plots de cualquier 3D Plot Group.

Importar de datos externos a tablas: Importar de datos externos ahora está disponible para tablas. Los datos importados pueden serlo desde una hoja de cálculo o fichero de texto y ser utilizado para el análisis y graficado de datos experimentales contra resultados simulados.

Gráficos de isosuperficies y cortes interactivos: Cualquier cantidad escalar de interés puede ser visualizada mediante gráficos de cortes o isosuperficies. Los valores visualizados pueden ser una de las muchs expresiones predefinidas o ser escrita como una expresión definida por el usuario. En la versión 4.2a los gráficos de cortes e isosuperficies pueden posicioinarse interactivamente utilizando un control de tipo barra deslizante. Los cortes se pueden crear dando el número total de los planos de corte igualmente distribuidos o posicionándolos exactamente utilizando valores de corte. De forma similar, las isosuperficies se pueden crear dando el número total de niveles de isosuperficies distribuidas igualmente o el valor exacto de los niveles. Las isosuperficies pueden además ser coloreadas utilizando una cantidad de campo completamente diferentecomo expresión del color. Un gráfico de cortes o isosuperficies no interactivo puede convertirse en uno interactivo con solo seleccionar un cuadro de chequeo.

Ahora los niveles de isosuperficies pueden cambiarse interactivamente utilizando un controlador de tipo barra deslizante. Se pueden posicionar simultáneamente mútiples isosuperficies.

Títulos de gráficos particularizados: La sección de Título para los gráficos ahora proporciona un ajuste particularizable para crear untítulo de gráfico a medida. Cuando se selecciona Custom se obtiene una serie de opciones para los componentes típicos de un título de gráfico: el conjunto de datos, su fase y solución cuando sea aplicables, y el tipo, descripción, expresión y unidad para la cantidad graficada. También es posible añadir un prefijo y sufijo definido por el usuario.

Operaciones de datos sobre resultados: Se dispone de varios nuevos operadores para postprocesado. Para simulaciones dependientes del tiempo el operador timeint() permite la integración temporal de cualquier solución dependiente del tiempo calculada. El operador timeavg() de forma similar calcula el valor promedio en el tiempo para cualquier expresión.

Para los análisis de pequeña señal o pretensionados, el operador lintotalavg() evalúa el promedio de una expresión sobre todas las fases para una solución linealizada. El operador lintotalrms() evalúa el valor cuadrático medio (RMS) de una expresión sobre todas las fases para una soución linealizada. El operador lintotalpeak() evalúa el máximo de una expresión sobre todas las fases para una solución linealizada.

COMSOL Desktop

Actualizaciones del árbol del Model Builder: Ahora se pueden seleccionar múltiples nodos del árbol del Model Builder simultáneamente para borrar rápidamente de una tajada ramas de definiciones de un modelo. Los botones de flecha New Previous Node y Next Node ayudan a navegar rápido entre los pasos del modelado.

Nodos por defecto: El árbol del Model Builder de la versión 4.2a viene con nodos por defecto claramente indicados para todas las interfaces físicas. En el Model Tree, una D en la esquina superior izquierda indica que el nodo es un nodo por defecto.

Inversa automática de datos de interpolación: La funcionalidad de tabla de interpolación se ha ampliado con una función inversa automática. Esta opción está disponible en la ventana de ajustes de configuración de la Interpolación para tablas de interpolación 1D. Si la función original tiene el nombre int1(x), entonces su inversa se pone a disposición por defecto como int1_inv(x). El nombre de ambas funciones puede ser editado. Las funciones de tabla de interpolación e inversas está a disposición en la mayoría de campos de texto incluyendo los de condiciones iniciales, configuración del material, condiciones de contorno y resultados.

Características de COMSOL Multiphysics 4.2