Forschung made in silico

Die neue Version 3.2a von Comsol Multiphysics bietet hierfür eine deutlich verbesserte Performance zur Berechnung komplexer Simulationsmodelle. Comsol Multiphysics ist eine Software, die weltweit für Simulationen in Forschung, Entwicklung und in der Lehre eingesetzt wird. In der neuen Version unterstützt die Software jetzt auch Windows XP x64, sodass erheblich umfangreichere Modelle bearbeitet werden können als bisher. Zahlreiche neue Funktionen, insbesondere im Bereich der Elektromagnetik, sorgen für mehr Leistung und Flexibilität. Für Anwendungen in der Chemietechnologie ist ab sofort außerdem das Comsol Reaction Engineering Lab erhältlich.In früheren Windows-Versionen konnten aufgrund der Speicherbeschränkungen bisher keine beliebig umfangreichen Modelle berechnet werden. In Version 3.2a läuft die Simulationssoftware auch unter Windows XP Professional x64, das bis zu 128 Gigabyte physischen Arbeitsspeicher und bis zu 16 Terabyte virtuellen Speicher verwalten kann. Damit lassen sich selbst hochkomplexe Modelle mit multiphysikalischen Kopplungen berechnen.

Präzise und schnell

Der erweiterte Speicherraum bietet zudem den Vorteil, dass die meisten Berechnungen auf direktem statt auf iterativem Weg und damit sehr viel zügiger durchgeführt werden können. So ist beispielsweise der Standardlöser Umpfpack zur direkten Berechnung linearer Systeme wegen seiner hohen Geschwindigkeit und Verlässlichkeit und seiner einfachen Bedienung bei den Anwendern ausgesprochen beliebt. Anders als bei iterativen Lösern brauchen hier keine Vorkonditionierer verwendet zu werden. Aber auch Berechnungen, die weiterhin auf iterativem Weg durchgeführt werden müssen, profitieren deutlich vom erweiterten Speicherraum.Comsol Multiphysics überzeugt in der neuen Version 3.2a auch durch höhere Präzision und Geschwindigkeit. Besonders deutlich wird das beim Electromagnetics-Modul, in dem nun Vektorelemente zweiter und dritter Ordnung verwendet werden können. Dies gilt für Gitter jeden Typs, also für unstrukturierte, gemappte, extrudierte und gedrehte Gitter. Mit der Komplexität der unterstützten Funktionen erhöht sich zudem die Genauigkeit bei der Interpolation und Extrapolation der finiten Elemente und die Geschwindigkeit beim Konvergieren der Lösung. Insgesamt lassen sich gängige Berechnungen damit bis zu zehnmal schneller ausführen als bisher.Die bislang auf die Wellenausbreitung beschränkten Mehrgitter-Löser können ab der neuen Version auch für statische und quasistatische Aufgabenstellungen aus anderen Bereichen verwendet werden. Bei komplexen 3D-Modellen wird so eine Performance erreicht, die um ein Vielfaches höher liegt als bisher. Der 3D-Anwendungsmodus zur Berechnung von Induktionsströmen unter Verwendung quasistatischer Verfahren anhand eines magnetischen Vektorpotentials deckt neben zeitharmonischen Problemen aus dem Frequenzbereich nun auch zeitabhängige und transiente Fälle ab. Ein Anwendungsbeispiel für derartige Berechnungen ist etwa ein Motor, der mithilfe einer Impulsschaltung angelassen wird.

Simulation chemischer Prozesse

Ab Version 3.2a ist zudem das Comsol „Reaction Engineering Lab“ erhältlich. Es kann als eigenständiges Programm oder zum Beispiel in Kombination mit dem „Chemical Engineering“-Modul von Comsol Multiphysics benutzt werden. Innerhalb von wenigen Minuten können chemische Prozesse mit vielen Reaktanden und fortlaufend veränderten Konzentrationen im Reaction Engineering Lab simuliert werden. Die Arbeit mit dem Reaction Engineering Lab ist denkbar einfach, denn die Reaktionsformeln chemischer Prozesse lassen sich direkt über die grafische Benutzeroberfläche eingeben. Anhand des Massenwirkungsgesetzes oder benutzerdefinierter Ausdrücke erzeugt die Software dann automatisch die entsprechende Kinetik und die Energie- und Stoffbilanzen. Dabei können auch die thermodynamischen Eigenschaften und die Transporteigenschaften der Reaktionsgemische berechnet werden.