人人可用的模擬與仿真

康小數(shù)

上一篇文章《機械與結構力學中的多物理場仿真》,，向大家介紹了多物理場仿真在機械與結構力學中的運用，并介紹了一些世界知名企業(yè)使用多物理場仿真軟件進行產品研發(fā)和設計的實例，比如波音、ABB 等公司,。雖然COMSOL 易學易用，但是由于多物理場仿真建模的過程相對復雜,，對于理論基礎及物理問題分析的要求較高，許多小伙伴反饋希望找到更加便捷的方法進行仿真分析,�,？紤]到大家的需求，這里另開一貼,，介紹 COMSOL 公司推出的全球領先的 App 編輯器以及COMSOL Server,，希望對大家的科研工作有所幫助。

什么是仿真 App

在工作中,，我們都希望利用仿真來加速產品的設計和研發(fā),。然而，如何讓稀缺的仿真工程師更高效地服務于產品的開發(fā),、設計,、制造等流程，從而使更多的人都能得益于他們的專業(yè)知識及仿真軟件的強大功能,，一直是困擾企業(yè)設計研發(fā)的難題,。

COMSOL 推出的 App 編輯器及COMSOL Server 從根本上解決了這一難題。仿真專家們在COMSOL Multiphysics 這個統(tǒng)一的集成環(huán)境中創(chuàng)建模型之后,，再通過 COMSOL中自帶的 App 開發(fā)器（Application Builder ）快速將仿真模型封裝為一個簡潔,、易操作的 App應用程序，然后通過 COMSOL Server 在全球范圍內分發(fā),，讓不具備專業(yè)仿真經驗的人也可以運用仿真的力量,。

現(xiàn)在，仿真工程師可以利用 App開發(fā)器為他們的 COMSOL 多物理場仿真模型定制開發(fā)易于操作的用戶界面,，其中包含指定的輸入參數(shù),、輸出結果和圖形界面，并將其保存為 App 應用程序。制作 App 的過程十分簡單,，圖形化的App 向導會在短短幾分鐘內引導開發(fā)者（仿真工程師）創(chuàng)建一個界面友好的 App ,。而后，仿真工程師就可以將創(chuàng)建好的仿真App 上傳到提供 COMSOL Server 的服務器上,，并通過COMSOL Server 來管理及分發(fā)仿真 App 的操作權限,。這樣，更大型的工程和生產團隊就可以通過COMSOL Server 運行 App 應用程序,，使仿真為生產服務,，從而提升組織內或組織間的溝通效率。

下面,，我們就通過示例來具體講解如何從一個多物理場模型建立仿真 App ,，以及如何通過COMSOL Server 來部署及分發(fā)仿真 App 的操作權限。

如何創(chuàng)建仿真 App

圖1中顯示的是一個大家熟悉的工字梁的模型,，模擬了鋼梁承受負載時梁內的應力分布,。在模型的建立過程中，我們需要構建梁的幾何結構,，設置梁的材料屬性,、邊界條件（載荷、約束等）,，劃分網格,，然后求解以及結果的后處理等一系列操作，最后完成我們的問題分析,。建模過程如此復雜,，怎樣才能簡化操作，讓更多的工程師共享仿真成果呢,？

圖1 梁截面模型建模界面

將圖1的模型轉化為 App 之后,，整個模型就變得十分簡潔易用（如圖2所示）。這樣一個簡單的界面,，即使沒有任何建模經驗的人也可以使用,。我們只需要在左邊窗口選擇梁的類型，輸入梁的幾何尺寸,，以及梁所受的作用力大小,，點擊一下計算，我們就能得到相應的結果,，并且知道在給定的載荷作用下應力的大小及分布情況,，以及這個梁的結構是否會被破壞。這樣,，作為一名設計者,，需要了解自己設計的梁是否滿足工程需要時,，就可以使用仿真來驗證設計，省去了創(chuàng)建多物理場模型所需的建模過程及物理背景知識,，從而大幅提升研發(fā)及設計效率,。

圖2. 梁截面計算器 App

COMSOL Multiphysics® 5.2 版本進一步優(yōu)化了 App 開發(fā)器的工作流程。新增的編輯器工具使用戶可以輕松快速地開發(fā)用戶界面,，只需點擊幾下鼠標,，仿真專家就能將任意模型參數(shù)、物理場設置以及數(shù)值數(shù)據(jù)和繪圖結果等加入 App 用戶界面,。

通過 COMSOLServer 分享仿真 App

制作好一個應用程序后,，我們可以通過 COMSOL Multiphysics運行，也可以通過COMSOL Server™ 來運行,。COMSOL Server™ 專門用于運行和分發(fā)由 App 開發(fā)器創(chuàng)建的 App ,，使您可以在整個組織和網絡中推廣仿真的優(yōu)勢。當您需要向您的設計團隊,、制造部門,、測試實驗室，以及世界各地的客戶和委托方部署由仿真專家開發(fā)的 App 時,，就可以使用 COMSOL Server™ 這一平臺,。

當我們使用 COMSOLServer運行COMSOL 仿真App 時，我們可以選擇兩種不同的方式：COMSOL 客戶端,，或網頁瀏覽器。相對于使用網頁瀏覽器,，COMSOL 客戶端會帶來更好的圖形表現(xiàn),，且支持一維、二維和三維交互式圖形,。圖3 就是一個通過客戶端登錄COMSOL Server 之后,，運行車載起重機計算器App 的示例。圖4 為使用網頁瀏覽器運行同一個App 時的界面,。兩種方法的操作方式相同,，均可從應用程序庫中啟動App ，修改各種輸入參數(shù),，進行計算,，然后將結果可視化。

圖3 在 COMSOL Server中運行車載起重機計算器 App

圖 4 在網頁瀏覽器中運行車載起重機計算器 App

COMSOLServer 簡介

COMSOL Server許可證支持在全球范圍內使用,，在全球各地的用戶都可以通過COMSOL Server 使用由 App 開發(fā)器所制作的App 應用程序,。另外，在全球版COMSOL Server 許可證的支持下,，App 還可以脫離COMSOL 的環(huán)境獨立運行,，或作為瀏覽器中的一個網絡資源使用,。也就是說，工程師可以通過網絡或云服務在全球范圍內向用戶,、教職工,、學生等發(fā)布 App ，單一用戶最多可以同時運行COMSOL Server 應用程序庫中的4 個應用程序,，沒有核數(shù)及集群使用的限制,。

圖 5  COMSOL Server App庫

用戶可以通過登陸 COMSOLServer ，上傳應用程序至COMSOL Server 并將其設定為私有,、公共或特定群組訪問等不同的安全級別,。圖 5 顯示的是COMSOL Server 中的App 庫。在App 庫中,，您可以查看App 的屬性和描述進行管理,，或收藏 App 以便于快速訪問并查看當前正在運行的App 。例如,，我們可以管理監(jiān)視器的使用,，確認一切工作正常；可以瀏覽并編輯Server 用戶,、用戶的狀態(tài)以及首選項,；管理可視化、安全性和會話設定等,。

現(xiàn)在,，有了這種人人可用的仿真工具，結合 COMSOL多物理場仿真軟件的靈活性,、實用性和擴展性,，有仿真經驗的研發(fā)工程師們不需要再反復根據(jù)產品部門的要求對復雜仿真模型進行大量調整和求解，他們可以讓希望使用仿真結果的用戶自己利用App 來修改模型參數(shù),，進而運行仿真分析結果,。因此，利用App 不僅能夠大幅降低研發(fā)工程師的工作強度,，還能保證模型在運行過程中的安全性及穩(wěn)定性,，從而提高整個團隊的工作效率。

歡迎大家了解更多關于 COMSOL Server與 App 開發(fā)器的信息,，請點擊：

http://cn.comsol.com/c/3jop

如果有興趣進一步了解 COMSOL,，歡迎大家參加官方舉辦的免費Workshop，獲取免費試用：
http://cn.comsol.com/c/3495

本文所引用的例子均來源于 COMSOL,，版權歸 COMSOL 公司所有,。如需轉載本文，請聯(lián)系本文作者,。

單片機出錯

不錯，值得推薦,，這個其實對設計還是有用的

機械nuaa

我靠,，這么高端，學習了,。

zerowing

大俠,，請教個問題。Cosmos的網格劃分是基于三角格還是四點格的,？

月光傾城2015

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王蒙0000

很高端的樣子

搬磚的

“傻瓜”化了,，越“傻瓜”越好，有時間了解下,。

月招

不錯,，挺好的
+ @2 U1 P8 ~1 m+ V! ?1 r- M, l% i& o

@蕪瀨@

aysuio

* t& l+ `! a% r* _
= =,！不懂 “網格”,，不懂如何處理3D模型,，不懂如何更合理地加載載荷，不懂選擇更合理地算法,，如何做有限元分析,。
: E6 h. J: \$ R/ P- D我并不相信所謂的“傻瓜”化，那只是玩具,，就如 solidworks simulation,。^_^

3 W. H( {/ k/ c9 P. v, t5 L) j這里APP應該只是一個溝通工具，用來讓設計工程師和CAE工程師之間更有效地交流