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Jean-Marc Petit
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L'arrivée prochaine de FEMLAB 3.0, développée par la société Comsol, représente une étape majeure dans le développement de la modélisation numérique. Cette dernière s'avère indispensable dans un nombre croissant de domaines de la recherche et de l'industrie. Des biopuces en biotechnologie à la mise au point d'un creuset par lévitation en métallurgie, chercheurs et ingénieurs croisent plusieurs plysiques -on parle de multiphysique- ou explorent de nouvelles lois de comportement.

Logiciel de simulation numérique généraliste et flexible, FEMLAB 3.0 se révèle un outil de choix pour aborder ces problèmes multiphysiques. Son interface graphique soignée facilite son apprentissage et son usage, tandis que son architecture ouverte permet à l'utilisateur de se focaliser sur sa question, en oubliant -presque- les à côtés de la simulation numérique. Le gain de temps de la modélisation est alors considérable.

Depuis des années, Comsol innove en matière de logiciel de résolution de systèmes complexes d’équations aux dérivées partielles (EDP) dans le monde des sciences et de l’ingénierie, en particulier dans le domaine de la multiphysique. Aujourd’hui, la société annonce un bond de géant en termes de performances avec l’arrivée de FEMLAB 3.0. A présent disponible en tant que programme autonome, et toujours parfaitement intégré à Matlab, les développeurs ont réécrit un code optimisé en C++ et Java. En comparaison avec la version précédente ce nouveau produit peut traiter certains modèles jusqu’à 20 fois plus vite tout en utilisant jusqu’à 20 fois moins de ressource mémoire. De fait, sur un PC parfaitement standard, il est tout à fait capable de faire face à des problèmes de taille très importante et ses graphiques Java accélérés en permettent des visualisations 30 fois plus rapides. De plus, la combinaison entre son interface graphique sophistiquée, qui permet à tout ingénieur ou scientifique de définir des modèles compliqués en quelques minutes, et son large panel de solveurs optimisés en font le plus rapide et le plus efficace des logiciels de modélisation de ce type sur le marché.

FEMLAB 3.0 utilise la méthode éprouvée de l’analyse par éléments finis (FEA) pour résoudre efficacement des modèles de phénomènes physiques afin que les scientifiques et les ingénieurs puissent en comprendre au mieux les propriétés sous-jacentes. Ils peuvent ainsi prévoir comment un système donné fonctionnera sans avoir à fabriquer un prototype coûteux tout en optimisant les procédés afin de réduire le temps ou de mieux gérer les besoins en matière première. Le logiciel peut virtuellement modéliser n’importe quel phénomène physique qui peut se décrire sous la forme d’EDP : transfert de chaleur, mécanique des fluides, électromagnétisme et mécanique des structures.

A quoi s'ajoute la dimension interdisciplinaire de FEMLAB 3.0 : à l’intérieur d’une interface graphique unique, un chercheur peut tester les interactions entre ces différents phénomènes. Pour illustrer cet aspect, prenons l’exemple d’une pile à combustible qui n’impliquera pas uniquement des réactions chimiques et des courants électriques mais également de la mécanique des fluides et des échanges thermiques. FEMLAB couple ces différents processus et réactions plus rapidement et plus simplement que n’importe quel autre logiciel.

« Nous avons investi plus de 100 hommes-années de développement dans ce produit et nous sommes extrêmement satisfaits du résultat » commente Svante Littmarck, PDG de COMSOL. « Nous avons créé un produit qui compte un grand nombre d’améliorations par rapport à la version précédente. Avec FEMLAB 3.0, les utilisateurs ont à présent le choix d’utiliser FEMLAB de façon autonome ou bien de tirer profit de son étroit couplage avec MATLAB. Ils peuvent ainsi jouir des capacités d’analyse que propose ce logiciel ou bien exploiter d’autres modules tels que Simulink et la "Control System Toolbox" pour intégrer des phénomènes physiques dans un système de contrôle. Les utilisateurs ont ainsi accès au meilleur de ces deux mondes. »

FEMLAB 3.0 est un logiciel basé sur les équations dont l’un des principaux atouts réside dans ses capacités de modélisation rationalisée. « La modélisation avec des logiciels traditionnels demande beaucoup de temps. Environ 90% du temps nécessaire à la simulation d’un système est passé à mettre en place et à définir le modèle. Avec FEMLAB 3.0 vous pouvez créer votre modèle en quelques minutes » explique Lars Langemyr, à la tête du développement.

« Nous consacrons des efforts considérables au développement d’une interface graphique qui soit aussi simple d’utilisation qu’extrêmement flexible » ajoute-t-il. Cette interface, basée sur Java, offre un certain nombre d’avantages. Tout d’abord, elle permet aux utilisateurs de créer leur modèle sans avoir à saisir la moindre ligne de code. Le logiciel comporte une bibliothèque de plus de 200 modèles de systèmes fréquemment rencontrés dans des domaines tels que les guides d’ondes, les antennes, les piles à combustible, les biopuces, et les MEMS pour n’en citer qu’une partie. Chacun de ces systèmes est complètement résolu et entièrement documenté. Les utilisateurs gagnent du temps en les utilisant comme points de départ, n’ayant plus ensuite qu’à modifier la géométrie existante ou le système d’équations au lieu de commencer à zéro. En ouvrant un modèle préexistant, les utilisateurs renomment les variables, définissent les valeurs ou modifient les équations à l’aide de tableaux et de boites de dialogue. A l’inverse, il est très difficile sur d’autres logiciels de modifier les équations des modèles préexistants, et encore faut-il que ces modèles soient disponibles.

Le Dr. Jordan Mac Innes du département de génie chimique et procédés de l’Université de Sheffield explique l’impact de l’interface graphique sur son travail: « J’étudiais des écoulement électrocinétiques dans des microcanaux à l’aide d’un autre logiciel et après plusieurs mois de travail j’arrivais enfin à définir mon modèle. Quelques temps plus tard j’ai obtenu une version de FEMLAB 3.0 ; grâce à son interface basée sur les équations et à la facilité d’entrée des variables et de leurs valeurs, il ne m’a fallu que deux heures pour réaliser le même modèle. Je n’arrivais tout simplement pas à réaliser le temps que je venais de gagner ! »

Pour les géométries, un éditeur CAO intégré permet aux utilisateurs de dessiner rapidement des objets et systèmes en 2D et 3D. Lorsqu’ils choisissent le type de modèle - que ce soit pour le transfert thermique, l’acoustique, le transport de matière, la mécanique des fluides, la diffusion, l’électromagnétisme, la mécanique des structures et bien d’autres- FEMLAB sélectionne automatiquement les équations correspondantes. Les utilisateurs ont néanmoins la possibilité d’entrer leurs propres équations en les tapant directement dans une boîte de dialogue qui sert d’éditeur d’équations libres. FEMLAB est ainsi le seul logiciel de sa catégorie qui permette aux utilisateurs d’entrer directement leurs EDP de façon familière. Ils peuvent ensuite combiner et relier tout type de phénomènes pour un usage multiphysique illimité.

Quand il s’agit de calculer l’état statique ou dynamique d’un système, FEMLAB 3.0 sélectionne tout d’abord un solveur optimal parmi sa gamme à la pointe de la technologie. Cette sélection par défaut est souvent la plus appropriée mais les utilisateurs peuvent néanmoins affiner les paramètres de ces solveurs si les circonstances le requièrent.

Les programmeurs de COMSOL ont consacré de nombreuses heures à rendre ces solveurs extrêmement rapides. Comparativement au précédent produit de la même famille, FEMLAB 3.0 résout les problèmes en général deux fois plus vite et en utilisant deux fois moins de mémoire et dans certains cas réussit même à être 20 fois plus efficace sur ces deux aspects. Sur un PC de bureau standard, FEMLAB 3.0 traite des problèmes ayant jusqu’à 1 million de degrés de liberté dans des domaines tels que la mécanique des structures, le transfert thermique et les phénomènes de convection/diffusion pour n’en citer qu’une partie. Ces problèmes peuvent être stationnaires, aux valeurs propres et dépendants du temps. Le temps de résolution dans des cas de ce type varie généralement entre 15 minutes et 2 heures, dépendant de la technique du solveur et de la vitesse de l’ordinateur. Consulter le comparatif pour connaître le détail des performances du logiciel.

Une fois que le logiciel a calculé la solution de milliers ou de millions d’équations simultanées dans un modèle, son interface Java permet une incroyable visualisation haute résolution en moins d’une seconde. De plus, cette interface permet des rotations fluides, en temps réels et dans toutes les directions d’un objet en 3D. La représentation du modèle à l’écran épouse le moindre mouvement de souris de l’utilisateur sans aucune attente perceptible. Une autre des incroyables propriétés du programme réside dans ses capacités d’animations, qui permettent d’avoir une visualisation rapide d’un procédé dynamique, avec en plus la possibilité de générer des films au format AVI ou QuickTime pour une illustration réaliste des modèles étudiés.

Ce produit va jouer un rôle important dans l'impressionante croissance du marché du logiciel de modélisation. D’après les chiffres avancés par Daratech Inc, le marché va connaître une croissance de 14% annuel pendant les 5 prochaines années pour atteindre 1.4 milliards de dollars en 2007. La société explique cette croissance par différents facteurs tels que la pression mise sur les industriels en vue de réduire les dépenses dans la phase développement de leur produit, le besoin de raccourcir la période entre le développement et la mise sur le marché du produit grâce à des essais plus rapides et enfin par le souhait d’amélioration générale de la qualité du produit.

« Nous sommes convaincus que FEMLAB 3.0 représente un tel bond en termes de performances qu’il contribuera largement à ce que notre branche de l’industrie du logiciel parvienne à satisfaire ces besoins » déclare M. Littmarck.

FEMLAB 3.0 fonctionne sous Windows 98/2000/NT4.0/XP aussi bien que sous Linux, station Solaris et HP-UX. Configuration minimale du système: processeur Pentium, 256 Mo de RAM (512 Mo recommandés) et une carte graphique OpenGL compatible.

COMSOL a été créée en 1986 à Stockholm en Suède et n’a cessé de grandir pour compter aujourd’hui des bureaux au Danemark, en Finlande, Norvège, Allemagne, France, au Royaume-Uni et 2 aux Etats-Unis à Burlington, MA et Los Angeles, CA.

Note aux éditeurs : ce communiqué de presse s’accompagne d’un CD de presse qui inclut le texte du communiqué, divers documents ainsi qu’une variété d’images en haute résolution. Si ce CD venait à manquer pour quelque raison que ce soit, merci d’en faire la demande auprès de JM Petit.

 

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