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 6.3 de COMSOL Multiphysics^® rend le logiciel encore plus performant avec des capacités de modélisation étendues, une meilleure expérience utilisateur et l’accélération GPU pour les simulations acoustiques et l’entraînement des modèles de substitutions. Il offre également de nouveaux outils de préparation automatique de la géométrie permettant d’obtenir des maillages de meilleure qualité, ainsi qu’un nouveau module pour la modélisation des décharges électriques et du claquage dans les gaz, les liquides et les solides.

Pourquoi la 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 monophysique, 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.

Ceci 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 différentes industries 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.

Puisque les modèles sont la représentation d’objets réels, ils doivent obéir aux lois de la physique, mais leur apparence a également son importance. En ajoutant la texture et les couleurs adéquates, ainsi qu’un éclairage bien pensé, il devient plus facile de visualiser le modèle comme l’objet réel qu’il représente et de comprendre le processus sous-jacent. Selon le type d’analyse que vous effectuez, le choix du type de graphique ou de la palette de couleurs peut également influencer la manière dont vous interprétez les résultats. La plateforme logicielle COMSOL Multiphysics^® intègre des outils permettant de construire des géométries, d’assigner des matériaux et de réaliser des maillages, ainsi qu’un grand nombre de fonctionnalités de visualisation.

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 espace de travail structuré pour organiser les modèles et les applications, avec contrôle des versions, fonctionnalité de recherche et de filtrage et stockage optimisé des données, ainsi qu’une fonctionnalité permettant de copier des séquences d’opérations d’un modèle pour les réutiliser dans un autre.

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

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

Selon le travail à effectuer, vous souhaiterez peut-être étendre les fonctionnalités de modélisation incluses par défaut en y ajoutant des fonctions spécialisées. 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 l’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 partout dans le monde. Grâce à des applications autonomes, les collègues des spécialistes en modélisation peuvent tester des variantes de conception sans que ces derniers n’aient à intervenir. Même les personnes les plus éloignées de ces spécialistes peuvent utiliser des applications pour prédire des résultats à partir de données d’entrée spécifiques et prendre des décisions basées sur les résultats de la simulation sans savoir comment configurer et exécuter le modèle sous-jacent (ou dans certains cas sans même savoir qu’ils utilisent la simulation multiphysique).

La possibilité de glisser-déposer des composants et des widgets de l’interface utilisateur dans le Constructeur d’applications facilite la création d’applications dotées d’interfaces personnalisées avec des entrées et des sorties répondant à un besoin spécifique — 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.

Certaines organisations préfèrent toutefois garder un contrôle total quant aux personnes qui ont accès à leurs applications de simulation et aux versions disponibles de ces applications. Dans ce cas, elles peuvent télécharger, gérer et exécuter leurs applications dans leur propre environnement COMSOL Server™ au lieu de les compiler sous forme d’applications autonomes. COMSOL Server™ est livré avec des outils d’administration pour gérer l’accès des utilisateurs aux applications, les comptes et groupes d’utilisateurs et l’utilisation des ressources de calcul.

Créer des applications de simulation ultra rapides à l’aide de modèles de substitution

Le Constructeur d’applications dans COMSOL Multiphysics^®, au même titre que le produit complémentaire COMSOL Compiler™, existe depuis de nombreuses années. Puis, en 2023, nous avons rendu possible la création d’applications ultra rapides avec le lancement d’une fonctionnalité permettant d’entraîner des modèles de substitution par apprentissage automatique. Lorsque vous intégrez dans vos applications de simulation des modèles de substitution basés sur des données, les utilisateurs de ces applications obtiennent quasi instantanément des résultats de simulation basés sur leurs données d’entrée. En effet, les modèles de substitution sont entraînés pour approximer le comportement des modèles éléments finis complets, plus coûteux en termes de calcul, sans pour autant perdre en précision. Aujourd’hui, avec la sortie de la version 6.3 de COMSOL Multiphysics^®, le processus d’entraînement des modèles de substitution est lui-même beaucoup plus rapide grâce à la prise en charge de l’entraînement sur carte graphique.

La fonctionnalité d’événements Minuteur peut être utilisée pour déclencher l’exécution de méthodes sans intervention de l’utilisateur, par exemple pour communiquer avec des serveurs externes, exécuter des simulations et mettre à jour l’interface utilisateur d’une application de simulation. La possibilité d’utiliser des modèles de substitution et de relier les applications de simulation à des capteurs, des bases de données et des services web externes signifie qu’il est possible de construire et d’exploiter des 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. Elle introduit également un nouveau module complémentaire.

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 maintenant la précision (bien entendu). La grande nouveauté dans ce domaine pour la version 6.3 est la prise en charge du calcul GPU pour les simulations de pression acoustique dans le domaine temporel, ce qui permet aux utilisateurs travaillant sur l’acoustique des salles d’obtenir les résultats de leur modélisation jusqu’à 25 fois plus vite qu’auparavant.

L’acoustique au sein d’un bureau.

Consultez les Nouveautés du module Acoustics pour en savoir plus sur la prise en charge des GPU et sur toutes les autres améliorations en acoustique.

Module Electric Discharge

La plateforme COMSOL Multiphysics^® s’est enrichie d’un nouveau module complémentaire spécialisé permettant de prévoir l’impact des décharges électriques sur les performances de systèmes tels que le réseau électrique, l’électronique grand public, les engins aériens et spatiaux, et les dispositifs médicaux. Le module dispose de fonctionnalités facilitant la modélisation des décharges électriques dans les gaz, les liquides et les diélectriques solides pour l’analyse des décharges de type streamer, corona, barrière diélectrique et arc électrique. Apprenez-en plus en consultant les Nouveautés du module Electric Discharge.

Une décharge de type streamer se propageant dans de l’huile de transformateur.

Préparation automatique de la géométrie pour de meilleurs maillages

Tous les utilisateurs de COMSOL Multiphysics^® peuvent bénéficier de la nouvelle fonctionnalité géométrique qui détecte et supprime automatiquement les petits détails et les interstices dans les géométries importées. Cela représente un gain de temps considérable dans la préparation des géométries pour le maillage et permet d’obtenir des maillages de meilleure qualité ainsi que des simulations moins lourdes. Pour voir ces améliorations en action, consultez les Nouveautés pour la géométrie.

Une expérience utilisateur améliorée pour une 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. La dernière version de l’interface utilisateur de COMSOL Multiphysics^® est un peu plus aérée et le ruban se redimensionne automatiquement lorsque vous réduisez la taille de la fenêtre. Nous avons également apporté plusieurs autres améliorations d’ergonomie, notamment:

• Une nouvelle fenêtre Visualiseur de données pour inspecter et éditer les valeurs des paramètres et des déclarations, accessible où que vous vous trouviez dans l’interface utilisateur.
• Des améliorations des fonctionnalités de recherche et de filtrage permettent de trouver plus facilement ce dont vous avez besoin.
• De nouveaux thèmes de couleurs graphiques.
• Des fonctionnalités de visualisation facilitant l’analyse des résultats.

Le nouveau look de l’interface utilisateur de COMSOL Multiphysics.

​Les transitions animées de la caméra facilitent la visualisation des différentes parties d’un modèle via des déplacements fluides.

Toutes les nouveautés relatives à l’interface utilisateur et la visualisation sont décrites plus en détail dans les pages Nouveautés du COMSOL Desktop^® et Nouveautés en exploitation de 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, consultez les Nouveautés de la version 6.3 de COMSOL Multiphysics^®.