发行时间 2012/10/1
COMSOL Multiphysics V4.3a是为下一代技术创新的设计和优化而开发的功能强大的仿真工具。
4.3a版本中主要新功能
目录
通过Excel®实时链接™可以直接在工作薄中进行COMSOL Multiphysics®建模，在COMSOL Multiphysics中的参数和变量可以直接被Microsoft®的Excel读取，并与物理模型自动进行同步。
Excel实时链接考虑到只需要在简洁的工作流中显示和编辑蕞重要的模拟参数的用户需求。在专门的相框中进行交互式三维可视化操作。Excel实时 链接将自动地在Excel表中添加COMSOL®标签，控制网格或进行模拟。也可以在COMSOL桌面GUI中导入/导出Excel的参数和变量列表文 件。
疲劳模块用来在COMSOL Multiphysics环境中计算结构的疲劳寿命。可以分别基于应力和应变来进行高循环和低循环疲劳分析。
对于基于应力的疲劳，提供了Findley、Matake和正应力法。对于基于应变的疲劳，提供了Smith-Watson-Topper、 Wang-Brown，以及Fatemi-Socie法。对于弹塑性问题，则提供了Neuber规则和Hoffmann Seeger法。
此外，将疲劳模块和非线性结构力学模块耦合，可以分析全弹塑性疲劳。结果中包括循环数表征的疲劳寿命，以及疲劳使用因子。疲劳模块可以作为结构力学模块的附加模块。
现在我们可以通过ECAD导入模块读取ECAD布局创建三维几何模型。可读取ODB++(X)、GDS-II，以及NETEX-G文件格式，选择需要导入的单元、网以及层的子集，编辑层厚，控制表征连线、以及包含选定的电介质区的几何。
布局自动被拉伸，转变成三维CAD模型，可用于COMSOL Multiphysics中各种应用模块的模拟。
Solid Edge®实时链接™用于将CAD与模拟无缝集成。通过在两种软件之间建立联系，在CAD模型中的修改会自动更新COMSOL Multiphysics中的几何结构，并保持物理设定不变。在Solid Edge®中指定的参数，可以交互地链接到模拟的几何。这使得我们可以直接基于CAD进行参数化扫描和设计优化。
Solid Edge®实时链接™包含所有的CAD导入模块的功能，我们可以对所有主流CAD软件的文件进行导入和削除操作。
浸没在海水中的石油钻井平台结构通过52个牺牲铝阳极来得到保 护。在部署这些阳极时，通过腐蚀模块来优化它们的位置得到蕞佳的腐蚀保护效果。图中显示的是结构表面的电解液电势。其几何模型是通过Solid Edge实时链接模块从Solid Edge同步进入COMSOL Multiphysics。
当使用模式求解器时，可以导出系统矩阵和矢量，包括刚度矩阵、质量矩阵、以及载荷矢量。在结果的派生值中，可以增加系统矩阵节点，在其中指定需要输出的计算系统矩阵，以及是否采用稀疏矩阵形式输出。
在求解器节点下，可以使用新增的导入矩阵子节点来导入在COMSOL Multiphysics运行环境之外建立的系统矩阵。需要指定通过Java API导入哪些系统矩阵和矢量。保存的Java文件中包含输入以及选定矩阵和矢量的代码。
获取初始值可作为每个求解步骤的求解步骤级别的选项，应用它来计算使用初始值的解和变量。这使得我们可以绘制和计算使用初始值来作为解时的解和与之依赖的变量。这可以用作快速的访问解节点的图形化和后处理工具的途径。
现在我们可以在Amazon Elastic Compute Cloud™ (Amazon EC2™)云中进行COMSOL Multiphysics模拟。云计算用来访问按使用收费的高端虚拟计算机和集群。云计算支持V4.3a，且拥有浮动网络授权的COMSOL Multiphysics用户。
COMSOL Multiphysics云计算可以实现下述三种类型的计算：
云计算是通过一个新的远程和云访问工具来实现蕞小化的与云之间的上传或下载数据传输量。一个新增的回拨程序用来连接到授权管理器————使用已有的网络浮动授权。云计算既可以通过COMSOL桌面GUI来实现，也可以使用批处理模式。
一个二维几何，用来描述新增的网格处理工具，它可以对凹角进行自动网格细化，以及对内部边界剖分边界层网格。这些功能同样适用于三维网格。
V4.3a引入了一个新增的CFD定制的自动网格剖分工具。自动的拐角细化工具在用户选定的边界组中查找所有凹角，然后进行网格细化。
在边界层网格创建时可以对尖角进行修剪。这个功能与缺省的用于CFD的几何多重格点求解器集成，提高了更大规模几何模型的精度。
内部边界常用来表征很薄的对象，例如膜或壳等。现在对于这样的对象可以做边界层网格。
新增的工具可用来分解导入的网格。一个COMSOL原生网格生成器创建的网格，当从其他软件导入时可能不含预期的域和边界。COMSOL Multiphysics提供一系列选择操作，可以将已有的网格单元分组，并轻松地赋上所需的边界条件和材料属性。
新增了一个选择工具，允许我们使用x,y,z的逻辑表达式来将导入的网格分解成新的求解域或边界，例如 (y<-40)&&(z>2.5)等。以前版本中提供的基于坐标的球和框选择，现在以线框图的方式给出图形反馈，分别表征球和框的位置。
基于坐标x，y，z的逻辑表达式分解网格。
现在我们可以用隐式、球、框，以及圆柱选择功能选择所有具有连续正切的相邻边界和边。通过选择一个单独的面，可以扩展到所有的具有用户定义的角容差范围内的连续正切的相邻边界。
新的圆柱选择可以用一个基于坐标的圆柱来选择几何对象。这种选择类型与球和框选择功能类似，可以简化在一个适当的几何中的几何选择。
通过新增的连续正切选择，更轻松地实现排气歧管模型中的边界选择。
插值曲线功能现在可以从文件读取曲线坐标，可以是电子表格，也可以是逐节的数据格式。我们可以通过x，y和z坐标的矢量形式指定曲线。这种功能可以 按照逐节数据格式导出解或数学表达式的云图，并可以将它们作为几何模型的插值曲线导入和重新使用。这样，云图可以用来创建二维曲线，或拉伸、旋转，以及扫 掠成三维曲面。
V4.3a提供了共享内存/多核，以及分布式/集群并行计算功能。
对于多核计算，极大地提高了约束边界条件的处理速度，包括下述边界条件，例如固定温度、电势，以及位移等。同样提高了很多物理场的计算速度。新的约束剔除算法是这种性能提升的主要因素。
对于分布式计算，通过引入直接求解器的更有效的稀疏矩阵重排算法优化了求解器。此外，优化了矩阵-矢量数据的通讯。
Intel® Concurrency Checker用来评估Intel多核处理器上COMSOL Multiphysics的模拟速度。有兴趣的读者可以从以下渠道得到更多的信息： COMSOL Blog。
新增的PNG格式图象的透明背景选项，可以让我们更轻松地将COMSOL图片与文档集成，或与其他图象进行组合。
对数图上，x和y轴标签的位置和显示得到优化，图例的位置新增了左中和右中选项。
动画的缺省设定得到优化，更好地支持参数化解和指定帧数。
新增的透明背景选项，可以将图片更好地结合到文档，本图显示了一个微流体的模拟结果。
新增了三种自由梯度法：Nelder-Mead、坐标搜索，以及Monte Carlo等，现在可以对任意的COMSOL Multiphysics模型进行参数优化。这三种自由梯度法可以对由COMSOL Multiphysics直接创建的几何或借助实时链接模块来进行几何尺寸的优化。
我们可以从广义自由梯度法的优化求解类型来实施这些新的优化方法。控制参数不仅仅局限于几何尺寸，还可以表征几乎模型中所有的量，包括控制网格的参数。
可调式MEMS电容，通过优化极板间距得到目标电容0.1 pF。图片显示了三种不同的由下板调节的间距，目标电容出现在间距12.5 mm。
新增边界条件，可用于扩散和广义反射。我们可以通过用户定义表达式来定义粒子与壁碰撞后的速度。
新增的穿越边界条件可用在内部边界，包括粘着可能性或表达式。
在粒子追踪模块新增一个变量，用来记录粒子释放时间、停止时间和状态，这样可以轻松地在自动重新部分网格情况下进行粒子追踪。要激活这个功能，设定储存粒子状态数据为开启。新增的变量可以很方便地求解停留时间。
对于CAD导入，现在可以选择"删除冗余边和端点"复选框来删除不必要的边和端点信息。缺省情况下，未选定这个选项，从而将保留所有的边和端点。
对于基于文件的CAD导入，现在支持以下更新的文件格式：
AutoCAD的实时链接模块现在支持AutoCAD 2013。
不需要向CAD文件写入信息就可以保证彼此的连接。
参数和用户定义参数现在可以带单位转换到COMSOL。
现在支持Creo Parametric 2.0，参数和用户定义参数可以带单位转换到COMSOL。
现在可以使用函数mphinputmatrix来增加线性系统矩阵到模型，函数的参数是模型对象，MATLAB结构体，以及求解器信息。支持求解器类型：稳态、特征值，以及瞬态等。
一个新增的MATLAB实时链接的教程显示如何通过直接操作稀疏矩阵信息来修改COMSOL模型的系统矩阵。
新增的标准模型，轴对称导体上的多匝线圈，求解了Testing Electromagnetic Analysis Methods (TEAM) 问题7。这个标准案例的原始TEAM名称是"带孔轴对称导体"，其目标是计算导体上的多匝线圈带AC电流时产生的涡流和磁场。模拟结果与给定文献中的测定 结果完全匹配。
对多匝线圈域功能，新增了一组新的线规选项：标准线规、美国线规、圆线直径，以及用户定义。
三个新增的教程模型描述在不同频率下的铁球中的感应电流：60Hz、20kHz和13MHz。不同的频率，应用了不同的模拟方法。例如，对于13MHz，集肤深度足够薄，只需要考虑铁球的表面。
在一个新教程中，一个相对电导率大于1的球暴露在单向、稳态背景磁场空间中，计算了球中的场强，并与解析解进行比较。
RF模块
新增了一个端口边界条件，用来模拟二维电磁波中的周期性结构。周期性端口可以轻松地模拟Floquet周期性结构的激发，包含自动衍射级的设定。
更新了等离子体线栅教程，其中引入了新增的周期性端口边界条件。在此案例中，一个平面波射入导电基板上的线栅，计算了随入射角度而变化的衍射、镜面反射，以及一阶反射。
本例演示如何设定随空间变化的介电分布，这是超材料的常见属性。在案例中，借助一个矩形域的已知变形定义了凸透镜的形状。介电分布定义在未变形的原始矩形域，并映射到变形后的镜头上。由于凸透镜的形状，这种介电分布导致入射光线的发散。
新增了面内公式计算二维和二维轴对称的面内电磁波公式，其中包含面外波数。该公式用来方便地模拟二维周期性光栅、带面外入射的周期性结构，以及板条 形波导等。二维轴对称公式（有时称为2.5维）适用于模拟盘状天线、精确的散射场、Gaussian激光束模型，以及加速计中的谐振等。
现在可以在电磁波应用模式的求解域中勾选新增的体电流选项来计算外部体电流密度。
案例库中RF模块的双螺旋天线案例教程。
在案例库的RF模块中新增了两个案例：双螺旋天线和螺旋槽天线。现在RF模块中有63个案例，均包含模型文件、说明文档，以及一步步的操作说明。
双螺旋天线案例展示了法向和轴向模式分析，螺旋槽案例演示了如何通过参数化曲线创建螺旋几何结构，以及如何计算S参数和远场样式。
案例库中RF模块的螺旋槽天线案例。
这个新增的案例模型，通过在空腔中加入一个结构来实现衰减模式空腔滤波器。这个结构降低了无填充空腔的主要工作模式的谐振频率。用一个压电驱动器来控制气隙，从而实现对谐振频率的可调。除了RF模块，本案例还需要下列模块：声学模块、MEMS模块，或结构力学模块。
MEMS模块新增了一个热弹性接口，用来分析共振MEMS器件的热弹性衰减。当一个绝热的弹性杆可逆伸缩时，热动力学分析表明，将会出现温度降。热 弹性理论描述了这种现象，以及在振动杆中发生的不可逆过程。当结构振动时，会出现压缩和膨胀，在这个过程中总会伴随着一些损耗，在膨胀区出现冷却和压缩区 出现发热，彼此之间存在不可逆热传导。这些损耗导致热弹性衰减，可以用这个新增的接口来模拟。
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