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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.4

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Nouveautés du module Optimization

Pour les utilisateurs du module Optimization, la version 6.4 de COMSOL Multiphysics® introduit des conditions d'arrêt pour l'optimisation temporelle, une étape de calcul Optimisation paramétrique et plusieurs nouveaux modèles tutoriels. Découvrez ces nouveautés plus en détail ci-dessous.

Optimisation temporelle

L'algorithme d'optimisation par gradient dédié aux problèmes temporels peut désormais être utilisé pour optimiser le temps final. Cela signifie qu'il est possible soit de minimiser la durée d'un processus, soit de laisser le solveur choisir le temps qui donne la meilleure valeur de l'objectif. Dans l'exemple ci-dessous, l'objectif est de minimiser le temps de charge d'une batterie lithium-ion. Le modèle utilise la fonctionnalité Fonction de contrôle, qui prend désormais en charge l'export du résultat optimisé sous forme de fonction analytique ou de fonction d'interpolation.

Interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Optimisation générale mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un graphique 1D dans la fenêtre Graphiques.
La case Temps final basé sur la condition est affichée dans les réglages de l'étape de calcul Optimisation générale. Cet exemple optimise le profil de charge d'une batterie lithium-ion avec une contrainte sur la dégradation. Le modèle montre comment la fonctionnalité Fonction de contrôle crée désormais une variable pour sa valeur moyenne.

Optimisation paramétrique

Une étape de calcul Optimisation paramétrique spécialement conçue pour l'optimisation sans gradient a été introduite. Les échelles de contrôle sont définies en fonction des bornes, ce qui évite d'avoir à les définir manuellement. Cette fonctionnalité prend également en charge la création automatique de nouveaux cas de paramètres basés sur les paramètres optimisés.

De plus, l'interface utilisateur a été réorganisée par rapport à l'ancienne étape de calcul Optimisation, qui a été renommée Optimisation générale. Les étapes de calcul Optimisation générale et Optimisation paramétrique prennent toutes deux en charge la randomisation des valeurs initiales pour les contrôles globaux bornés afin de pouvoir identifier différents minimums locaux.

Interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Optimisation paramétrique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un graphique 2D dans la fenêtre Graphiques.
Cet exemple montre une analyse d'optique géométrique impliquant l'optimisation d'un système de lentilles pour différentes couleurs et différents angles de champ.

Solveurs d'optimisation par gradient

Le solveur d'optimisation SNOPT a été abandonné ; les anciens modèles ont été convertis à l'utilisation de IPOPT qui est désormais la méthode recommandée pour obtenir une convergence quadratique (sauf pour l'estimation de paramètres où le solveur Levenberg–Marquardt est considéré comme meilleur). De plus, le choix de l'option MMA dans une étape de calcul d'optimisation déclenchait auparavant l'utilisation de GCMMA (pour la configuration par défaut du solveur) mais désormais MMA et GCMMA sont tous deux disponibles au niveau de l'étude.

Interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Optimisation générale mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de filtre à guide d'ondes dans la fenêtre Graphiques.
Les méthodes d'optimisation GCMMA et MMA sont désormais disponibles pour les étapes de calcul d'optimisation comme le montre cet exemple où l'optimisation de forme est employée pour concevoir un filtre RF. Le modèle montre également comment randomiser les contrôles initiaux afin d'identifier différents optimums locaux.

Nouvelles fonctionnalités et améliorations diverses

  • Nouvelles fonctionnalités Norme p et Ecart-type :

    • La fonctionnalité Norme p permet d'approximer la valeur maximale d'un champ d'une manière compatible avec l'optimisation par gradient, comme cela est souvent réalisé pour les contraintes sur les contraintes mécaniques dans les problèmes structurels.
    • La fonctionnalité Écart-type peut être utilisée pour homogénéiser un champ sur une sélection.
  • Des opérateurs de champ lointain compatibles avec l'optimisation par gradient ont été ajoutés à l'interface Ondes électromagnétiques.
  • L'optimisation de valeurs propres prend désormais en charge l'utilisation d'opérateurs non analytiques dans l'expression de l'objectif afin de permettre la construction d'une fréquence propre cible en tenant compte uniquement de la partie réelle.
  • La prise en charge des contraintes d'extrusion a été ajoutée à la fonctionnalité Modèle de densité.
  • Les performances ont été améliorées pour l'optimisation par gradient.

Nouveaux modèles tutoriels et modèles tutoriels mis à jour

La version 6.4 de COMSOL Multiphysics® apporte plusieurs nouveaux modèles tutoriels et modèles tutoriels mis à jour au module Optimization.

Time-Optimal Control for Heating of a Rod

Graphique 1D avec le temps sur l'axe des abscisses et la puissance d'entrée sur l'axe des ordonnées.
Les vitesses de chauffage initiales et optimisées sont représentées graphiquement.
Nom de l'application:
optimal_heating_control
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Designing a Metasurface Beam Deflector Using Shape Optimization

Six colonnes de taille croissante disposées de gauche à droite, en commençant par la plus petite et en terminant par la plus grande.
Les colonnes sont colorées selon leur degré de déplacement résultant de l'optimisation.
Nom de l'application:
metasurface_beam_deflector_optimization
Lien de téléchargement de l'application

Minimizing the Charging Time of a Lithium-Ion Battery

Graphique 1D représentant le taux de charge et le courant de galvanoplastie en lignes bleues et vertes.
Le graphique montre le taux de charge et le courant de galvanoplastie pour le profil de charge optimisé.
Nom de l'application:
lib_charge_rate_optimization
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Aperture Shape Optimization for Electroplating of a Printed Circuit Board

Deux graphiques 2D côte à côte montrant l'ouverture initiale à gauche et l'ouverture optimisée à droite.
Ouvertures initiale et résultant de l'optimisation de forme, et épaisseur de dépôt correspondante sur une carte de circuit imprimé.
Nom de l'application:
pcb_aperture_optimization
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Wheel Rim — Stress Optimization with Fatigue Evaluation

Une partie d'un modèle de jante montrant le facteur d'utilisation en fatigue.
Les géométries initiale et optimisée sont représentées ensemble. L'optimisation augmente le rayon de congé afin de réduire les contraintes, ce qui améliore également les propriétés de fatigue. Le coefficient d'utilisation en fatigue est représenté en couleur.
Nom de l'application:
rim_fatigue_optimization
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Topology Optimization of a Metalens

Modèle de lentille montrant l'énergie ondulatoire en un point proche de la lentille.
La structure optimisée concentre l'énergie des ondes à un point relativement proche de la lentille.
Nom de l'application:
metalens_topology_optimization
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Minimizing the Drying Time of a Wood Particle

Graphique 1D représentant la teneur moyenne en humidité en fonction du temps sur l'axe des abscisses.
La teneur en humidité est représentée pour trois températures fixes et une température optimale contrôlée.
Nom de l'application:
superheated_steam_drying_optimization
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