ترکیب COMSOL Multiphysics® و MATLAB®

آیا می دانستید که می توانید نقاط قوت COMSOL Multiphysics® و MATLAB® را در زمان واقعی برای حل شبیه سازی های مهندسی ترکیب کنید؟ از نظر من، این به نظر می رسد که بهترین های هر دو دنیا را داشته باشم. بگذار توضیح بدهم.

چرا از COMSOL Multiphysics و MATLAB® با هم استفاده کنیم؟

MATLAB® یک محیط توسعه تعاملی را در اختیار ما قرار می دهد، جایی که می توانید از یک زبان سطح بالا و همچنین ویژگی های داخلی برای انجام تجزیه و تحلیل و تجسم داده ها، محاسبات عددی، توسعه الگوریتم و توسعه برنامه استفاده کنید. از سوی دیگر، COMSOL Multiphysics به شما اجازه می‌دهد تا هر تعداد فیزیک را به دلخواه شخصی‌سازی و ترکیب کنید. با محیط محاسبات فنی پایان باز MATLAB و پلت فرم مدل سازی چندفیزیکی COMSOL، می توانید تقریباً هر چالش علمی را انجام دهید.

بیشتر مشکلات مهندسی حول یافتن پارامترهای طراحی بهینه یا شرایط عملیاتی برای یک دستگاه می چرخد. خود دستگاه بر اساس اصول خاصی از فیزیک (یا حتی فیزیک چندگانه) عمل می کند. بیایید از یک مثال استفاده کنیم. مثلاً می‌خواهید یک بخاری برقی طراحی کنید که دارای یک لایه نازک فلزی در بالای شیشه باشد. بخاری بر اساس اصل گرمایش ژول کار می‌کند، که در آن جریانی که از لایه فلزی عبور می‌کند، گرما را در لایه فلزی تولید می‌کند، که به نوبه خود یک پروفایل دمایی متفاوت در لایه‌های فلزی و شیشه‌ای ایجاد می‌کند. به عنوان یک مهندس طراح، ممکن است بخواهید از تنش ناشی از انبساط حرارتی اطمینان حاصل کنیدسطح رابط شیشه و فلز آنقدر بالا نیست که باعث خرابی مکانیکی دستگاه شود. شما همچنین می دانید که از نقطه نظر عملی، می توانید ضخامت لایه های شیشه ای و فلزی را در محدوده ابعاد ارائه شده توسط مشخصات ساخت کنترل کنید. بنابراین چگونه می توانید از COMSOL و MATLAB® برای حل این مشکل طراحی استفاده کنید؟

نحوه ترکیب COMSOL و MATLAB®

می‌توانید شبیه‌سازی چندفیزیکی را که شامل گرمایش ژول و انبساط حرارتی در COMSOL Multiphysics می‌شود، راه‌اندازی کنید و طراحی آزمایش‌ها (DOE) را روی مدل با استفاده از عملکردی که به عنوان بخشی از جعبه ابزار آمار در MATLAB® موجود است، انجام دهید.

مطمئناً می‌توانید یک اسکریپت MATLAB بنویسید که طراحی‌های سطح پاسخ (یک تکنیک DOE) را برای مدل COMSOL شما ایجاد کند. یا اگر علاقه مند به تعاملات مکرر آسان با مدل خود هستید، یا می خواهید کار خود را با دیگران به اشتراک بگذارید، می توانید یک برنامه MATLAB® سفارشی مانند آنچه در زیر نشان داده شده است بنویسید. برنامه نشان داده شده در اینجا می تواند مدل COMSOL را به صورت بازگشتی برای مجموعه ای از نقاط طراحی حل کند و یک سطح پاسخ ایجاد کند که شما یا یک تصمیم گیرنده می توانید از آن برای گرفتن یک تصمیم مهندسی تحصیل کرده استفاده کنید.

سطح پاسخ مدار گرمایش.

برای واقعی‌تر کردن شبیه‌سازی، حتی می‌توانید از داده‌های تجربی استفاده کنید که تغییرات خواص مواد را به عنوان تابعی از دما توصیف می‌کند. چنین داده‌های عددی را می‌توان با استفاده از توابع اصلی MATLAB یا از طریق توابع/برنامه‌های تخصصی موجود در جعبه‌ابزارهایی مانند Curve Fitting Toolbox™ از قبل پردازش کرد و می‌توانید به راحتی آن توابع را از داخل مدل COMSOL فراخوانی کنید.

اکنون یک تابع MATLAB® دارید که رفتار مواد را توصیف می کند که توسط یک مدل COMSOL Multiphysics فراخوانی می شود، که به نوبه خود توسط یک برنامه طراحی آزمایشی MATLAB® فراخوانی می شود. شما نمی توانید درخواست یکپارچگی بیشتر از این بین این دو نرم افزار داشته باشید، می توانید؟

ادغام با LiveLink™ برای MATLAB®

به منظور ترکیب و استفاده از COMSOL Multiphysics همراه با MATLAB®، به LiveLink™ برای MATLAB® نیاز دارید . این ابزار رابط به شما امکان می دهد یک ادغام دو طرفه از COMSOL Multiphysics و MATLAB® ایجاد کنید. علاوه بر حل نوع مشکلی که در بالا توضیح داده شد، می‌توانید مجموعه‌ای از عملیات مدل‌سازی پیشرفته را در نتیجه انعطاف‌پذیری ارائه شده توسط ابزار رابط انجام دهید. در زیر، برخی از مزایای کلیدی آن را ذکر کرده ام:

• استفاده از توابع و متغیرها
  • عملکرد MATLAB® داخلی و تعریف شده توسط کاربر را از COMSOL Desktop فراخوانی کنید
  • مدل COMSOL را به عنوان یک تابع در فضای کاری MATLAB® فراخوانی کنید
  • ارتباط بین متغیرهای COMSOL و MATLAB®
• کنترل برنامه ای برای راه اندازی و اجرای مدل ها
  • عملیات تکراری با استفاده از -loop و while -loop
  • با استفاده از if-else ، سوئیچ ، شکستن ، و ادامه را کنترل می کند
• استخراج و تجزیه و تحلیل داده ها
  • استخراج داده های سفارشی و تجزیه و تحلیل آماری
  • ماتریس فضای حالت برای مدل سازی سطح سیستم

در وبینار آرشیو شده ما بیشتر بیاموزید

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه کار با COMSOL Multiphysics و MATLAB®، نسخه آرشیو شده وبینار ما در مورد استفاده از MATLAB® با COMSOL Multiphysics® برای شبیه سازی و سفارشی کردن طرح ها را بررسی کنید . در این وبینار، Deepak Ramaswamy از The MathWorks و من شما را از طریق تعدادی از سناریوهای شبیه سازی آشنا می کنیم که در آن نقاط قوت ترکیبی COMSOL Multiphysics و MATLAB® می تواند سودمند باشد. همچنین مجموعه ای از فیلم های آموزشی کوتاه را مشاهده خواهید کرد که جزئیات راه اندازی و حل مسئله بهینه سازی طراحی مدار گرمایش را نشان می دهد.

MATLAB یک علامت تجاری ثبت شده The MathWorks Inc است.