Studi e solutori

COMSOL Multiphysics® versione 5.2a include solutori nuovi e aggiornati, supporto per strati che assorbono la propagazione delle onde nel dominio del tempo, una nuova tabella Multiphysics per abilitare e disabilitare gli accoppiamenti multifisici in uno studio e molto altro. Scoprite tutti gli aggiornamenti di COMSOL Multiphysics® versione 5.2a relativi a studi e solutori qui di seguito.

Nuovo solutore multigrid algebrico Smoothed Aggregation (AMG)

Un nuovo solutore multigrid algebrico (AMG), denominato Smoothed aggregation AMG può essere utile per una vasta gamma di applicazioni. Questo nuovo solutore è più adatto rispetto al classico solutore AMG per problemi con accoppiamenti forti tra le variabili di campo, come l'elasticità lineare per l'analisi strutturale, dell'AMG classico. Il metodo AMG offre un vantaggio importante rispetto al metodo multigrid geometrico (GMG), dato che non richiede generazione di mesh più rade per i livelli. Questo è utile nel caso di grandi modelli CAD dove la creazione di una mesh rada può essere difficile o impossibile.

La mesh di un'analisi strutturale di un telaio con staffa. Nel modo illustrato, sarebbe impossibile creare una mesh più rada per questo modello. Il modello ha 250.000 elementi tetraedrici quadratici e 1.282.000 gradi di libertà. La soluzione richiede 51 iterazioni con il solutore Conjugate Gradient utilizzando il nuovo precondizionatore Smoothed aggregation AMG. Il tempo di soluzione è di 65 secondi e il requisito di memoria è di 3,5 GB su una workstation con processore Intel® Xeon® E5-1650 3,5 GHz.

La mesh di un'analisi strutturale di un telaio con staffa. Nel modo illustrato, sarebbe impossibile creare una mesh più rada per questo modello. Il modello ha 250.000 elementi tetraedrici quadratici e 1.282.000 gradi di libertà. La soluzione richiede 51 iterazioni con il solutore Conjugate Gradient utilizzando il nuovo precondizionatore Smoothed aggregation AMG. Il tempo di soluzione è di 65 secondi e il requisito di memoria è di 3,5 GB su una workstation con processore Intel® Xeon® E5-1650 3,5 GHz.

La mesh di un'analisi strutturale di un telaio con staffa. Nel modo illustrato, sarebbe impossibile creare una mesh più rada per questo modello. Il modello ha 250.000 elementi tetraedrici quadratici e 1.282.000 gradi di libertà. La soluzione richiede 51 iterazioni con il solutore Conjugate Gradient utilizzando il nuovo precondizionatore Smoothed aggregation AMG. Il tempo di soluzione è di 65 secondi e il requisito di memoria è di 3,5 GB su una workstation con processore Intel® Xeon® E5-1650 3,5 GHz.

Il metodo Smoothed aggregation AMG funziona attraverso il clustering dei nodi di gradi di libertà (DOF) aggregandoli in base a un criterio di connettività. Ogni aggregato diventa quindi un nuovo nodo al livello multigrid successivo e l'algoritmo procede fino a quando è stato raggiunto un certo numero di livelli o il numero di gradi di libertà è sufficientemente piccolo.

Il manuale Introduction to COMSOL Multiphysics contiene le istruzioni dettagliate per un'analisi di convergenza della mesh che utilizza il nuovo solutore Smoothed aggregation AMG.

Gli stress calcolati da un'analisi strutturale di un telaio con staffa e la finestra Settings del solutore Smoothed aggregation AMG.

Gli stress calcolati da un'analisi strutturale di un telaio con staffa e la finestra Settings del solutore Smoothed aggregation AMG.

Gli stress calcolati da un'analisi strutturale di un telaio con staffa e la finestra Settings del solutore Smoothed aggregation AMG.

Un'analisi strutturale di un telaio MTB hardtail in alluminio. Il modello ha 194.000 elementi tetraedrici quadratici e 1.157.000 gradi di libertà. La soluzione richiede 117 iterazioni con il solutore Conjugate Gradient utilizzando il nuovo precondizionatore Smoothed aggregation AMG. Il tempo di soluzione è di 96 secondi e il requisito di memoria è di 3,1 GB su una workstation con processore Intel® Xeon® E5-1650 3,5 GHz.

Un'analisi strutturale di un telaio MTB hardtail in alluminio. Il modello ha 194.000 elementi tetraedrici quadratici e 1.157.000 gradi di libertà. La soluzione richiede 117 iterazioni con il solutore Conjugate Gradient utilizzando il nuovo precondizionatore Smoothed aggregation AMG. Il tempo di soluzione è di 96 secondi e il requisito di memoria è di 3,1 GB su una workstation con processore Intel® Xeon® E5-1650 3,5 GHz.

Un'analisi strutturale di un telaio MTB hardtail in alluminio. Il modello ha 194.000 elementi tetraedrici quadratici e 1.157.000 gradi di libertà. La soluzione richiede 117 iterazioni con il solutore Conjugate Gradient utilizzando il nuovo precondizionatore Smoothed aggregation AMG. Il tempo di soluzione è di 96 secondi e il requisito di memoria è di 3,1 GB su una workstation con processore Intel® Xeon® E5-1650 3,5 GHz.

Percorso Application Library:

Structural_Mechanics_Module/Applications/bike_frame_analyzer_llsw

Nuovo solutore diretto per cluster

È stato aggiunto un nuovo solutore diretto per cluster: Parallel Direct Sparse Solver for Clusters dal prodotto software Intel® Math Kernel Library. Questo solutore viene scelto automaticamente quando si seleziona l'opzione PARDISO durante l'esecuzione di modelli su cluster. L'interfaccia del solutore PARDISO, utilizzata per i calcoli di memoria condivisa, è anche disponibile nel prodotto software Intel® Math Kernel Library. Nelle versioni precedenti, quando si selezionava il solutore PARDISO con un modello eseguito in un cluster, veniva utilizzato al suo posto il solutore MUMPS, per via della mancanza di un solutore diretto alternativo per cluster. È comunque possibile ripristinare il vecchio metodo deselezionando la casella di controllo Parallel Direct Sparse Solver for Clusters.

Solutore MUMPS aggiornato

il solutore diretto MUMPS è stato aggiornato e offre ora prestazioni sensibilmente migliori grazie a una nuova implementazione del parallelismo API OpenMP®.

Solutore Domain Decomposition ottimizzato

Il solutore Domain Decomposition è stato perfezionato e ottimizzato per i problemi di grandi dimensioni, soprattutto per fenomeni multifisici fortemente accoppiati, dove in precedenza l'unica opzione era un solutore diretto.

  • Per impostazione predefinita il solutore utilizza l'algoritmo di METIS per il partizionamento di dominio.
  • Il solutore è stato migliorato con l'aggiunta di una fase di impostazione ottimizzata e comprende una comunicazione più efficiente per l'esecuzione su cluster.
  • La griglia rada di questo solutore ora può essere impostata mediante metodi algebrici (AMG). Questo metodo è migliore, dal momento che si possono usare griglie molto rade senza dover generare la mesh (che può non riuscire se il modello CAD è complesso).

Percorso dell' Application Library con un esempio che utilizza il solutore ottimizzato Domain Decomposition:

Acoustics_Module/Tutorials/transfer_impedance_perforate

Velocità e pressione totale acustica nell'impedenza di trasferimento del modello di una tavola forata. Il modello viene risolto con 18 iterazioni GMRES precondizionate con il metodo Domain Decomposition. Il metodo ha diviso automaticamente il calcolo in 30 sottodomini utilizzando 10 gruppi di dominio. I sottodomini sono risolti con un solutore diretto, l'unico solutore possibile per questo problema fortemente accoppiato. I calcoli richiedono 14,3 GB di RAM per ricalcolare ed eliminare il risultato delle fattorizzazione LU tra i passi di soluzione nei sottodomini. Il calcolo impiega 1 ora e 21 minuti. Il numero totale di gradi di libertà è 2.579.000 e sono utilizzati 409.000 elementi tetraedrici. Come termine di paragone, il requisito di memoria quando si utilizza un solutore diretto è di 120 GB. Velocità e pressione totale acustica nell'impedenza di trasferimento del modello di una tavola forata. Il modello viene risolto con 18 iterazioni GMRES precondizionate con il metodo Domain Decomposition. Il metodo ha diviso automaticamente il calcolo in 30 sottodomini utilizzando 10 gruppi di dominio. I sottodomini sono risolti con un solutore diretto, l'unico solutore possibile per questo problema fortemente accoppiato. I calcoli richiedono 14,3 GB di RAM per ricalcolare ed eliminare il risultato delle fattorizzazione LU tra i passi di soluzione nei sottodomini. Il calcolo impiega 1 ora e 21 minuti. Il numero totale di gradi di libertà è 2.579.000 e sono utilizzati 409.000 elementi tetraedrici. Come termine di paragone, il requisito di memoria quando si utilizza un solutore diretto è di 120 GB.
Velocità e pressione totale acustica nell'impedenza di trasferimento del modello di una tavola forata. Il modello viene risolto con 18 iterazioni GMRES precondizionate con il metodo Domain Decomposition. Il metodo ha diviso automaticamente il calcolo in 30 sottodomini utilizzando 10 gruppi di dominio. I sottodomini sono risolti con un solutore diretto, l'unico solutore possibile per questo problema fortemente accoppiato. I calcoli richiedono 14,3 GB di RAM per ricalcolare ed eliminare il risultato delle fattorizzazione LU tra i passi di soluzione nei sottodomini. Il calcolo impiega 1 ora e 21 minuti. Il numero totale di gradi di libertà è 2.579.000 e sono utilizzati 409.000 elementi tetraedrici. Come termine di paragone, il requisito di memoria quando si utilizza un solutore diretto è di 120 GB.

Strati assorbenti per simulazioni di onde nel dominio del tempo

È stato implementato il supporto per strati assorbenti per la propagazione delle onde nel dominio del tempo, tramite il metodo degli elementi di Galerkin discontinui. Gli strati assorbenti sono usati come condizioni al contorno non riflettenti, create con l'aggiunta di altri sottodomini con proprietà assorbenti al di fuori della regione d'interesse. Gli strati sono allungati da una trasformazione di coordinate e le onde sono attenuate mediante l'applicazione di filtri. Per il contorno esterno degli strati assorbenti viene utilizzata una condizione al contorno locale a bassa riflessione.

Questa tecnica riduce efficacemente le riflessioni provenienti dallo strato ed è un metodo generico per ridurre il dominio computazionale per problemi di scattering e altri problemi allorché siano necessarie condizioni al contorno non riflettenti.

Percorsi dell'Application Library con gli esempi che utilizzano il nuovo metodo degli elementi di Galerkin discontinui:

Acoustics_Module/Ultrasound/ultrasound_flow_meter_generic

Acoustics_Module/Tutorials/gaussian_pulse_absorbing_layers

Un impulso gaussiano di pressione sul piano di simmetria di un modello dove le onde sono assorbite dagli strati assorbenti a sinistra e a destra del canale di flusso principale utilizzando il nuovo metodo degli elementi di Galerkin discontinui. Un impulso gaussiano di pressione sul piano di simmetria di un modello dove le onde sono assorbite dagli strati assorbenti a sinistra e a destra del canale di flusso principale utilizzando il nuovo metodo degli elementi di Galerkin discontinui.
Un impulso gaussiano di pressione sul piano di simmetria di un modello dove le onde sono assorbite dagli strati assorbenti a sinistra e a destra del canale di flusso principale utilizzando il nuovo metodo degli elementi di Galerkin discontinui.

Sweep parametrici in modalità batch che usa una lista di parametri

È ora possibile eseguire una sweep utilizzando come input un elenco di valori parametrici senza doverli definire nell'interfaccia utente. Questa funzione era disponibile in precedenza solo se si configurava uno sweep in COMSOL Desktop® con la funzione Parametric Sweep. Lo sweep viene eseguito per ogni valore del parametro e memorizza i risultati in un file separato. L'elenco può anche essere importato da file esterno.

Un esempio di un comando batch con un elenco di due parametri utilizzati come argomenti di input:

comsolbatch.exe -inputfile feeder_clamp.mph -pname D,d -plist 7,3.75,8,4,9,4.09,10,4.12,11,4.89,12,4.5

Un esempio dello stesso sweep, ma con l'uso del file parameters.csv per specificare l'elenco di parametri:

comsolbatch.exe -inputfile feeder_clamp.mph -paramfile parameters.csv

Specificazione del numero di Socket

In aggiunta all'impostazione per specificare il numero di core, COMSOL Multiphysics® consente ora di specificare il numero di socket utilizzato su un computer multisocket. Questa impostazione è disponibile nella sezione Multicore and Cluster Computing della finestra Preferences.

Nuova Selezione per attivare e disattivare gli Accoppiamenti Multifisici in un studio

In aggiunta alla tabella già disponibile in precedenza per le interfacce fisiche, la nuova tabella Multiphysics consente di attivare o disattivare selettivamente gli accoppiamenti multifisici disponibili. In questo modo sarà più facile aggiungere complessità a un modello pur utilizzando sempre le opzioni preconfigurate degli accoppiamenti multifisici.

Attivazione e disattivazione degli Infinite Elements e Perfectly Matched Layers da uno studio

Il nodo Definitions nella struttura del modello consente ora di attivare e disattivare i nodi Infinite Element Domain e Perfectly Matched Layer da uno studio. Questo è possibile se si attiva l'opzione Modify physics tree and variables nello studio.


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