La modélisation multiphysique et les applications de simulation autonomes comme vecteurs d’innovation

La modélisation et la simulation multiphysique permettent aux entreprises d’innover plus vite, plus efficacement et de façon plus rentable. L’intégration du logiciel COMSOL Multiphysics^® dans les processus de R&D permet aux équipes d’ingénieurs de construire des modèles précis de prototypes, de dispositifs et de procédés réels, ainsi que de créer leurs propres applications de simulation autonomes pour étendre les bénéfices de la modélisation multiphysique au plus grand nombre d’équipes, de départements et de clients. Cela contribue finalement à une meilleure compréhension du comportement des produits et à une plus grande réactivité durant le cycle de développement.

Le lancement de la version 6.2 de COMSOL Multiphysics^® rend le logiciel encore plus performant avec des capacités de modélisation étendues, une technologie de solveur plus rapide et une meilleure expérience utilisateur. Il offre également des fonctionnalités inédites pour la construction, la maintenance et l’exploitation d’applications de simulation et de jumeaux numériques basés sur la multiphysique.

Pourquoi Multiphysique ?

Un modèle est une représentation du monde réel, monde réel qui est par nature multiphysique. Autrement dit, il est essentiel de pouvoir coupler fortement plusieurs phénomènes physiques pour générer des simulations numériques qui reflètent fidèlement la réalité.

Prenons l’exemple d’un haut-parleur. Nous pourrions mesurer uniquement le champ magnétique de la bobine mobile dans un modèle mono physique, mais il peut être plus intéressant d’étudier également comment le champ magnétique interagit avec les autres composants du haut-parleur pour engendrer des efforts et des vibrations. En utilisant COMSOL Multiphysics^®, il est facile d’ajouter et de coupler le nombre de phénomènes physiques nécessaires pour obtenir un modèle réaliste. Dans le cas d’un haut-parleur, nous couplerions alors l’électromagnétisme, la mécanique des structures et l’acoustique pour mener une analyse complète. Il n’y a aucune limite quant à la nature ou au nombre de phénomènes qui peuvent être couplés dans vos modèles COMSOL.

À gauche : un modèle de haut-parleur monophysique représentant la force électromagnétique agissant sur la bobine mobile. À droite : Un modèle multiphysique qui tient également compte de l’interaction acoustique–structure.

Cela étant dit, le logiciel COMSOL Multiphysics^® est une plateforme de modélisation et de simulation qui offre à la fois des capacités de modélisation multiphysique entièrement couplées et des capacités de modélisation monophysique. Ceci permet aux ingénieurs et aux scientifiques de différents domaines et disciplines de l’ingénierie d’utiliser un seul logiciel de modélisation avec une interface utilisateur commune à tous les types de modèles. En bref, la modélisation multiphysique aide les entreprises à prendre des décisions de conception plus éclairées, à générer de nouvelles idées, à réduire les coûts de prototypage et d’expérimentation, et à accélérer le développement des produits.

Aperçu du Logiciel de Modélisation et de Simulation COMSOL^®

Le processus de R&D basé sur la simulation est plus performant lorsque les équipes, de tous les départements, organisations et entreprises ont accès et contribuent à la création de modèles précis utilisables à des fins d’innovation, de conception et d’optimisation. Pour ce faire, la plateforme COMSOL Multiphysics^® comprend trois environnements de travail principaux :

• Le Constructeur de modèles
  • Contient toutes les fonctionnalités dont les spécialistes de la modélisation et de la simulation ont besoin pour construire, résoudre, visualiser et évaluer les résultats de leurs modèles physiques.
• Le Constructeur d’applications
  • Fournit aux spécialistes de la modélisation des outils conviviaux pour créer des applications de simulation personnalisées à l’usage de leurs collègues et de leurs clients.
• Le Gestionnaire de modèles
  • Fournit un environnement de travail structuré pour la gestion des modèles et des applications, avec contrôle de versions, fonctionnalité de recherche et de filtrage, stockage optimisé des données, etc.

À gauche : le Constructeur de modèles montre la configuration et les résultats du modèle multiphysique d’un pack de batterie à refroidissement liquide. Au centre : Le Constructeur d’applications tel qu’il apparaît lors de la création d’une application de simulation. A droite : Le Gestionnaire de modèles, illustrant la fonction permettant de comparer deux modèles.

Un seul environnement logiciel, quel que soit le domaine d’ingénierie

En fonction du travail à effectuer, vous souhaiterez peut-être ajouter des fonctions spécialisées aux fonctionnalités de modélisation incluses par défaut. Il existe plusieurs modules complémentaires qui contiennent des fonctionnalités spécifiques pour l’électromagnétisme, la mécanique des structures, l’acoustique, les écoulements de fluides, le transfert de chaleur et le génie chimique. Le logiciel COMSOL^® étant un logiciel multiphysique, tous les éléments de la suite de produits se connectent de manière transparente à travers la plateforme de modélisation. En outre, vous pouvez facilement vous interfacer avec des logiciels de CAO et d’autres logiciels tiers via les produits LiveLink™.

Conseil : découvrez comment les organisations du monde entier utilisent COMSOL Multiphysics^® dans la rubrique Cas utilisateurs.

Les applications de simulation autonomes accélèrent l’innovation

Toute personne disposant d’une licence logicielle COMSOL Multiphysics^® peut créer et éditer ses propres applications de simulation. Tous ceux qui ajoutent COMSOL Compiler™ peuvent transformer leurs applications en fichiers exécutables autonomes qui peuvent être distribués à n’importe qui et exécutés n’importe où. Grâce à des applications autonomes, les collègues du spécialiste en modélisation peuvent tester des variantes de conception sans que ce dernier n’ait à intervenir.

La fonctionnalité glisser-déposer du Constructeur d’applications permet de créer facilement des applications personnalisées avec des entrées et des sorties sur mesure — offrant à l’utilisateur de l’application tous les avantages de la simulation sans avoir à construire le modèle sous-jacent. Un simple clic suffit pour compiler et rendre ces applications autonomes et c’est à vous de décider si vous voulez les vendre ou les fournir gratuitement, ajouter une protection par mot de passe ou les partager sans restriction, fixer une date d’expiration, et ainsi de suite. Lorsque vous créez vos propres applications autonomes avec le logiciel COMSOL^®, vous contrôlez totalement le nombre d’applications que vous créez, à qui vous les distribuez et comment.

Le Constructeur d’applications de COMSOL Multiphysics^® et COMSOL Compiler™ existent depuis de nombreuses années. Aujourd’hui, nous lançons une version du logiciel qui vous permet de créer des applications extrêmement rapides et des jumeaux numériques performants.

L’autonomisation des Applications de simulation

Avec la version 6.2 de COMSOL Multiphysics^®, vous pouvez inclure des modèles de substitution basés sur les données dans vos applications de simulation. Cela signifie que les utilisateurs de l’application obtiendront des résultats de simulation quasi-instantanés pour toute modification des données d’entrée. Les modèles de substitution sont entraînés pour fournir une approximation du comportement des modèles éléments finis sous-jacents, plus onéreux en ressources de calcul, sans sacrifier la précision des résultats.

Il y a également une nouvelle fonctionnalité Minuteur permettant de déclencher automatiquement l’exécution de méthodes sans action de l’utilisateur, pour contacter un serveur externe, lancer une simulation ou mettre à jour l’interface utilisateur de l’application par exemple. La possibilité d’utiliser des modèles de substitution et de relier les applications de simulation à des capteurs externes, des bases de données et des services web signifie qu’il est désormais possible de construire et d’exploiter les applications comme de véritables jumeaux numériques.

Plus de nouveautés dans la dernière version de COMSOL Multiphysics^®

La nouvelle version améliore les performances existantes de la plateforme COMSOL Multiphysics^® et introduit de nombreuses nouvelles fonctionnalités dans l’ensemble de la suite de produits pour offrir aux utilisateurs des capacités de modélisation toujours plus performantes.

Des solveurs rapides pour les moteurs électriques, l’acoustique des salles et les écoulements turbulents

Personne n’aime attendre, surtout lorsqu’il s’agit d’obtenir les résultats d’un modèle. Nos développeurs travaillent en permanence à l’amélioration de la vitesse des solveurs afin de réduire le temps nécessaire à la résolution des différents modèles, tout en garantissant la précision (bien entendu). La grande nouveauté dans ce domaine pour la version 6.2 est la possibilité pour les utilisateurs de résoudre des modèles multiphysiques de machines électriques non linéaires et des calculs de réponse impulsionnelle pour l’acoustique des salles et des cabines plus rapidement, d’un ordre de grandeur voire davantage. En ce qui concerne les écoulements turbulents, les calculs sont désormais jusqu’à 40 % plus rapides qu’auparavant.

Moteurs électriques

Les ingénieurs qui travaillent sur les moteurs électriques, les transformateurs et autres machines électriques bénéficient désormais d’un solveur temporel périodique pour obtenir des résultats plus rapides prenant en compte les non-linéarités. De plus, la version 6.2 facilite les analyses multiphysiques des moteurs impliquant de l’acoustique, de la mécanique des structures, de la dynamique multicorps et du transfert de chaleur, et simplifie la recherche de nouveaux designs via des études d’optimisation. En savoir plus sur la page des nouveautés de la version en électromagnétisme basse-fréquence.

Une machine synchrone à aimant permanent, qui est un exemple non linéaire périodique en temps.

Acoustique des salles

Pour illustrer à quel point il est désormais plus rapide de modéliser l’acoustique d’une pièce, nous avons effectué un test sur notre modèle de salle de concert. Dans ce modèle, le temps combiné de calcul et d’analyse des résultats (calcul des réponses impulsionnelles, tracés de la trajectoires des rayons, etc.) prenait 18 heures dans la version précédente du logiciel. Dans la version 6.2, ce délai a été ramené à 2 heures. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce sujet et sur d’autres nouveautés, consultez la page Nouveautés de la version en acoustique.

Le modèle de la salle de concert utilisant la nouvelle fonctionnalité de réception des rayons acoustiques.

Écoulement turbulent

Les solveurs ont été ajustés pour améliorer jusqu’à 40 % les modèles de turbulence. De plus, une nouvelle étape d’initialisation permet de réduire encore davantage le temps de résolution des modèles de turbulence RANS et LES. En ce qui concerne les écoulements turbulents, la dernière version de COMSOL Multiphysics^® introduit également sept nouveaux modèles de turbulence pour les écoulements transsoniques et supersoniques dans le module CFD. Pour les machines tournantes, il existe un nouveau type d’analyse pour des études pseudo-stationnaires plus précises via le module Mixer. Pour en savoir plus, consultez la page Nouveautés de la version en CFD.

Simulation LES autour d’une colline exploitant la nouvelle fonctionnalité d’initialisation de l’écoulement.

Une expérience utilisateur améliorée pour un processus de modélisation encore plus efficace

Pour qu’un logiciel de simulation apporte la plus grande valeur ajoutée à une organisation, il doit être facile à utiliser. Bien que l’apparence générale de l’interface utilisateur (IU) de COMSOL Multiphysics^® soit la même qu’auparavant, nous avons apporté plusieurs améliorations à son utilisation en version 6.2.

Quelques-unes des mises à jour de l’interface utilisateur :

• Surbrillance de la syntaxe pour faciliter la saisie, la lecture et l’édition d’expressions et de fonctions.
• Regroupement des frontières par tangente continue lors de la sélection des frontières et des arêtes
• Filtrage des noeuds dans le Constructeur de modèles pour faciliter la navigation dans l’arborescence et accélérer la mise en oeuvre et l’inspection des modèles.
• Contrôle de sécurité pour les fichiers MPH téléchargés depuis l’internet
• Annulation et rétablissement de plusieurs étapes en une seule opération et affichage de l’historique des modifications

Exemple d’utilisation de la fonctionnalité de filtrage pour obtenir tous les nœuds d’un modèle de refroidissement de bloc d’alimentation contenant le mot “heat”.

Toutes les nouveautés relatives à l’interface utilisateur sont décrites plus en détail dans la page Nouveautés du COMSOL Desktop^® de la version.

Résultats et visualisation

Comme les modèles sont des représentations du monde réel, ils doivent se comporter conformément aux lois de la physique, mais leur apparence a aussi son importance. En ajoutant la texture et les couleurs adéquates, ainsi qu’un éclairage bien pensé, il devient plus facile d’assimiler le modèle à l’objet ou au processus réel qu’il représente. Selon le type d’analyse que vous effectuez, le choix du type de graphique ou de la palette de couleurs peut également influencer la façon dont vous interprétez les résultats. La plateforme logicielle COMSOL Multiphysics^® comprend des fonctionnalités de construction de géométries, de définition de matériaux et de maillage, ainsi qu’un grand nombre de fonctions dédiées à la visualisation.

La version 6.2 offre encore plus de possibilités qu’auparavant en la matière. Vous pouvez voir trois nouveautés dans ce diaporama et en découvrir davantage sur la page Nouveautés de la version en résultats et visualisation.

Prochaines étapes

Nouvel utilisateur de COMSOL Multiphysics^®? Dites-nous sur quoi vous travaillez et nous partagerons avec vous des ressources adaptées à vos besoins.

Si vous souhaitez lire en détail toutes les mises à jour logicielles, rendez-vous sur la page COMSOL Multiphysics^® Nouveautés de la version 6.2.