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Cadence 于 2022 年 4 月發(fā)布了新一代高性能、高精度、多物理場仿真軟件平臺(tái) Fidelity CFD（計(jì)算流體力學(xué)）。 Cadence 于 2021 年收購了計(jì)算流體力學(xué)軟件公司 NUMECA 以及網(wǎng)格生成軟件 Pointwise 公司。

，為多物理場仿真的性能和準(zhǔn)確度開創(chuàng)新時(shí)代。

</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;本案例首先通過軟件自帶模塊計(jì)算了此多物理場耦合問題，又通過PDE方程針對(duì)該問題開發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算模塊，并將軟件自帶模塊與PDE模塊計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明了PDE模塊的正確性，可以為利用PDE模塊求解多物理場耦合問題提供一定的參考。

電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失效原因 熱、振動(dòng)、濕度問題是失效主要原因，并且電子產(chǎn)品特性決定了它自身是處于多物理場耦合工況條件下。

<p>本次課程以一個(gè)簡單的實(shí)際問題出發(fā)，講述多物理場耦合方程的推導(dǎo)方法以及離散形式，并手把手從新建一個(gè)文件夾開始，帶著大家一起從第一行代碼開始敲。程序結(jié)果與ANSYS對(duì)比高度吻合，在我的系列視頻課程中免費(fèi)試看，希望對(duì)大家有所幫助。

采用Ansys仿真平臺(tái)，能夠?qū)C(jī)器人用的電機(jī)、電機(jī)控制器、PCB板、電源、電池等，進(jìn)行電磁性能、電磁兼容性能、溫度性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等多物理場的仿真分析和優(yōu)化，協(xié)助用戶設(shè)計(jì)出性價(jià)比高、性能穩(wěn)定的機(jī)器人。

系統(tǒng)耦合多物理場：在一個(gè)計(jì)算框架中，在不同專用求解器之間協(xié)調(diào)和交換數(shù)據(jù)。在需要協(xié)調(diào)獨(dú)立求解器來捕獲物理模型之間相互作用的復(fù)雜情況中，其可提供更靈活的建模。多物理場的未來一些產(chǎn)品發(fā)展趨勢推動(dòng)了對(duì)多物理場建模更廣泛應(yīng)用的需求，包括芯片和3D集成電路（3D-IC）中的可持續(xù)性和更高的功率密度要求。

； 耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面上，將氣動(dòng)載荷/溫度場傳輸給結(jié)構(gòu)場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結(jié)果； 瞬態(tài)時(shí)間步迭代求解Time Loop：流場和結(jié)構(gòu)場按照預(yù)先設(shè)定的總時(shí)長和時(shí)間步長進(jìn)行時(shí)域迭代求解，獲得最終收斂后隨時(shí)域變化的雙向流固耦合求解結(jié)果。

交界面處理程序目前有商業(yè)的、自用的和開源的交界面處理方法，如斯坦福大學(xué)的CHIMPS、 MpCCI商業(yè)接口、CORBA異構(gòu)多學(xué)科耦合、歐洲科學(xué)計(jì)算研究中心 （CERFACS）和法國國家航空航天研究院（ONERA）的OpenPALM、PreCICE等，能夠支持耦合和插值算法，包括多物理場耦合，時(shí)間異步計(jì)算，多平臺(tái)、多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高效率并行計(jì)算，如表1所示，在現(xiàn)有的程序基礎(chǔ)上易實(shí)施。

關(guān)鍵詞：Comsol多物理場仿真軟件;流-固耦合;滑坡;引言Comsol多物理場仿真軟件，涉及電氣、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、流體、傳熱等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，對(duì)流-固耦合計(jì)算有天然的優(yōu)勢。對(duì)于針對(duì)滑坡問題中流-固耦合計(jì)算他有專門的計(jì)算接口“多孔彈性”接口，該接口主要對(duì)達(dá)西定律與固體力學(xué)進(jìn)行了耦合。

借助多物理場仿真可精準(zhǔn)定位散熱缺陷，通過優(yōu)化通風(fēng)隔板結(jié)構(gòu)，能在降本的同時(shí)滿足溫升標(biāo)準(zhǔn)，替代傳統(tǒng)盲目試錯(cuò)。六、行業(yè)現(xiàn)狀與技術(shù)服務(wù) 開關(guān)柜流 - 熱 - 電多物理場耦合仿真屬于高端工業(yè)技術(shù)，學(xué)科交叉性強(qiáng)、建模與參數(shù)設(shè)置難度大，目前國內(nèi)專業(yè)仿真人才缺口較大。多數(shù)企業(yè)仍依賴高額實(shí)物試驗(yàn)，研發(fā)、試錯(cuò)成本居高不下。

張楊安世亞太北京分公司 隨著計(jì)算機(jī)性能的發(fā)展，大規(guī)模仿真和復(fù)雜模型的計(jì)算效率得到大大提升，因此多物理場耦合技術(shù)也越來越多的應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程之中。

Cotherm 2021.1版本增強(qiáng)了TAITherm與多種一維工具耦合仿真的功能，包括與Matlab-Simulink耦合、與GT-SUITE軟件耦合以及與FMU模型耦合，其中支持FMU模型集成耦合，為集成支持FMI協(xié)議的多種一維工具提供了條件，如KULI、Dymola、AMESim、Flomaster等等。本文將結(jié)合相關(guān)案例對(duì)多物理場耦合方案進(jìn)行簡要介紹。

結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其材料的一體化設(shè)計(jì)計(jì)算與模擬仿真。系統(tǒng)級(jí)的數(shù)值模擬將會(huì)越來越多，材料庫的出現(xiàn)將會(huì)加速此進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)真正的多物理場耦合計(jì)算。在同一個(gè)計(jì)算平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)真正的、實(shí)時(shí)的多物理場耦合分析，區(qū)別于不同計(jì)算算法、不同軟件數(shù)據(jù)互換造成極大的計(jì)算資源浪費(fèi)。多物理場問題將不受算法或軟件的限制，對(duì)任意的物理場進(jìn)行組合從而計(jì)算任意的多物理場問題。

Cadence（楷登）產(chǎn)品群總監(jiān) Yannick Baux表示，Cadence Fidelity CFD（計(jì)算流體力學(xué)）是新一代高性能、高精度、多物理場仿真軟件平臺(tái)，適用于渦輪機(jī)械、航空航天、汽車、船舶等多個(gè)垂直領(lǐng)域。

作為計(jì)算智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，Altair 的多物理場仿真平臺(tái)可以一站式提供一整套覆蓋結(jié)構(gòu)、流體、熱、電磁、動(dòng)力學(xué)等多物理場的仿真工具，高效模擬產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境中的運(yùn)行表現(xiàn)，并通過 AI 驅(qū)動(dòng) + HPC 加速 + 數(shù)值優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)、更低成本的工程決策支持。

在此背景下，MSC Actran 作為一款基于有限元 / 邊界元法的專業(yè)聲學(xué)仿真平臺(tái)，憑借其高精度計(jì)算內(nèi)核與多物理場耦合能力，成為多行業(yè)解決聲學(xué)設(shè)計(jì)難題的核心工具。? MSC Actran 的技術(shù)優(yōu)勢首先體現(xiàn)在多物理場仿真能力的深度集成。

</p><p><br></p><p><strong>解決方案：</strong></p><p>冪知科技提供一個(gè)自主研發(fā)的多物理場耦合框架，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行少量開發(fā)能夠快速實(shí)現(xiàn)多物理場的耦合覆蓋流體、結(jié)構(gòu)、電磁、運(yùn)動(dòng)、顆粒等多個(gè)主流學(xué)科，并支持這些學(xué)科內(nèi)的主流仿真軟件，同時(shí)也支持與系統(tǒng)分析軟件和自研軟件間的耦合分析。

如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能被過高或過低估計(jì)。 流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結(jié)構(gòu)變形非常小，并且可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)的變形幾乎不會(huì)對(duì)流場的各項(xiàng)參數(shù)產(chǎn)生影響，或產(chǎn)品本身不允許在流體的作用下發(fā)生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，并將壓強(qiáng)數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到固體的表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算。

不僅如此，仿真分析還可實(shí)現(xiàn)在電機(jī)打樣前多次調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠有效降低電機(jī)廠家打樣成本，提高研發(fā)生產(chǎn)效率和樣機(jī)出廠質(zhì)量，逐漸成為電機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中的重要環(huán)節(jié)。二、云道智造仿真平臺(tái)云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺(tái)伏圖(Simdroid)具備完備的低頻電磁場分析功能，支持多物理場耦合仿真，為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。