شبیه سازی و توپولوژی مالتی فیزیک با کامسول

شبیه سازی و توپولوژی مالتی فیزیک با کامسول این پست وبلاگ یک چارچوب بهینه‌سازی توپولوژی چندفیزیکی را با رابط برنامه‌نویسی کاربردی COMSOL (API) و LiveLink برای MATLAB معرفی می‌کند که در بهینه‌سازی ساختاری و چند رشته‌ای منتشر شده است (مرجع 1). این چارچوب با یک مشکل تعامل آکوستیک ساختار (ASI) نشان داده شده است، که می تواند با استفاده از COMSOL Desktop حل شود. نقطه قوت چارچوب این است که شما را قادر می سازد مشکلاتی را که (در حال حاضر) با COMSOL Desktop ناسازگار هستند، حل کنید.
انگیزه
مسائل بهینه سازی توپولوژی همیشه با روش های مبتنی بر گرادیان حل می شوند که نیاز به استفاده از حساسیت الحاقی دارند.
تحلیل و بررسی. COMSOL Desktop از حل چنین مشکلاتی پشتیبانی می کند اگر معادله اساسی ثابت یا گذرا باشد. متداول ترین مشکلات، از جمله مشکلات حوزه فرکانس، به طور کامل پشتیبانی می شوند. در مورد چارچوب فوق الذکر، مزایای منحصر به فردی را در شرایط خاص ارائه می دهد. به عنوان مثال، شما را قادر می سازد:
اهداف یا محدودیت ها را با حل کننده های ثابت و گذرا ترکیب کنید
حل کننده های بهینه سازی سفارشی را تست کنید
از پشتیبانی برای حساسیت های متناقض، از جمله فیلتر حساسیت یا اکتشافی های مشابه استفاده کنید.

مقدار پارامترهای عددی را بین تکرارها بدون شروع مجدد حل کننده بهینه سازی تغییر دهید
در حالی که این مزایا ممکن است برای کاربرانی که در محیط های دانشگاهی کار می کنند مرتبط باشد، مزایایی وجود دارد که برای همه کاربران جذاب خواهد بود. به عنوان مثال، چارچوب می تواند از محاسبات اضافی در شرایط زیر جلوگیری کند:
برای مشکلات جاروها (مانند موارد بارگذاری چندگانه)، می‌توانید از محاسبه حساسیت محدودیت‌ها برای همه مقادیر پارامتر sweep اجتناب کنید.
برای مواردی که یک پارامتر Sweep تنها بر برخی از متغیرهای وابسته تأثیر می‌گذارد، می‌توان راه‌حل را به آن متغیرها برای همه به جز مقدار اول پارامتر Sweep محدود کرد.
اجتناب از برخی از این کار محاسباتی اضافی ممکن است در زمینه حل‌کننده‌های تکراری اهمیت کمتری داشته باشد، و یکی
باید در نظر داشت که چارچوب ارائه شده هم زمان محاسباتی و هم مهندسی را اضافه می کند. با این وجود، چارچوب این پتانسیل را دارد که برای موقعیت‌های فهرست‌شده سرعت ببخشد.

آموزش کامسول شبیه سازی و توپولوژی مالتی فیزیک با کامسول

یک چارچوب بهینه‌سازی توپولوژی را می‌توان با استفاده از قابلیت‌های LiveLink برای MATLAB پیاده‌سازی کرد، که به ما امکان می‌دهد از قدرت نرم‌افزار COMSOL Multiphysics استفاده کنیم و در عین حال از سهولت استفاده و اجرای سریع در محیط برنامه‌نویسی MATLAB بهره ببریم.
بهینه‌سازی توپولوژی یک رویکرد مؤثر برای بهینه‌سازی توزیع مواد در یک فضای طراحی معین برای بار و شرایط مرزی معین در حین برآورده کردن اهداف عملکرد محصول است.
استفاده از روش بهینه سازی توپولوژی در مرحله اولیه طراحی مفهومی با جایگزینی تکرارهای طراحی گران قیمت و دست و پا گیر برای دستیابی به بهترین نتایج طراحی ممکن در زمان صرفه جویی می کند. علیرغم توسعه مداوم و پذیرش گسترده بهینه‌سازی توپولوژی در چند دهه گذشته، استفاده از بهینه‌سازی توپولوژی در حوزه‌های کاربردی جدید (یعنی ترکیب بهینه‌سازی توپولوژی با فرآیندهای فیزیکی که به‌طور بومی توسط بسته‌های نرم‌افزاری موجود پشتیبانی نمی‌شوند) همچنان چالش برانگیز است. چند مشکل توسعه یک الگوریتم یا برنامه بهینه سازی توپولوژی چندفیزیکی در زیر ذکر شده است:
توسعه مدل‌های اجزای محدود برای مسائل چندفیزیکی
درونیابی مواد و پارامترسازی متغیرهای طراحی
تجزیه و تحلیل عملکرد هدف و حساسیت طراحی
پس پردازش و دستکاری طراحی توپولوژی حاصل
چالش‌های ذکر شده در اینجا اغلب باعث می‌شود که پزشک و محقق معمولی در تعمیم نمونه‌های آموزشی منتشر شده و چارچوب‌های ساده به بهینه‌سازی توپولوژی چندفیزیکی خود مردد باشند. اگر علاقه مند به مباحث شبیه سازی ترمودینامیک و هیدروداینامیک کامسول هستید.

الگوریتم بهینه‌سازی توپولوژی و برنامه مورد بحث در اینجا با COMSOL API و LiveLink™ برای MATLAB® برای کسانی که می‌خواهند از طراحی بهینه‌سازی توپولوژی در مسائل چندفیزیکی خود استفاده کنند، توسعه داده شده است.

آموزش comsol توپولوژی مالتی فیزیک

توسعه مدل‌های اجزای محدود برای چندفیزیک
چالش ها و مسائل
ما می‌توانیم به تمام ویژگی‌ها و ساختارهای داده مدل‌های COMSOL از طریق COMSOL API با استفاده از آبجکت‌های مدل دسترسی داشته باشیم و به راحتی آن‌ها را دستکاری کنیم، که چندین روش را ارائه می‌دهد که به کاربران اجازه می‌دهد کارهایی مانند ایجاد هندسه و مش‌ها و تنظیم و اجرای توالی‌های عملیات برای حل مدل‌ها را انجام دهند. . ساختار شی مدل با محیط زبان برنامه نویسی Java مطابقت دارد و چندین روش را برای انجام مجموعه ای از وظایف مورد نیاز برای تحلیل و بهینه سازی اجزا محدود ارائه می دهد. ما می توانیم از LiveLink برای MATLAB برای دسترسی به اشیاء مدل و توابع ابزار استفاده کنیم.

بهینه سازی توپولوژی مسائل ASI برای نشان دادن اثربخشی چارچوب معرفی شده برای طراحی سیستماتیک چند فیزیک استفاده می شود.
مشکلات (مرجع 1). مسئله طراحی یک ساختار پارتیشن بین دو حوزه صوتی در شکل 1 نشان داده شده است که به عنوان یک مسئله معیار در چندین بهینه سازی توپولوژی استفاده شده است.