Estudos e Solvers

A versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® inclui solvers novos e atualizados, suporte adicional para camadas absorventes para propagação de ondas no domínio do tempo, uma nova tabela Multiphysics para habilitar e desabilitar acoplamentos multifísica em um estudo, e muito mais. Navegue por todas as atualizações da versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® referentes aos estudos e solvers abaixo.

Novo Solver Otimizado Aggregation Algebraic Multigrid (AMG)

O novo solver avançado multigrid algébrico, Smoothed aggregation AMG, pode ser útil para uma ampla gama de aplicações. Este novo solver é mais adequado para problemas com forte acoplamento entre variáveis de campo, como elasticidade linear para análise estrutural, do que o solver AMG clássico disponível anteriormente. O principal benefício do método AMG quando comparado ao método GMG (multigrid geométrico) é que ele não requer geração de malha para níveis de grade mais grossa. Esse é um benefício importante para modelos CAD grandes, nos quais a criação de uma malha grossa pode ser extremamente difícil ou impossível.

A malha para uma análise estrutural de um quadro com bracket. Como mostra a figura, seria impossível criar uma malha mais grossa para esse modelo. O modelo tem 250.000 elementos tetraédricos quadráticos e 1282k DOFs. O processo de solução requer 51 iterações com o solver Conjugate Gradients usando o novo Smoothed aggregation AMG como um fator de pré-condição. O tempo de solução é 65 segundos e o requisito de memória é 3,5 GB em uma estação de trabalho com um processador Intel® Xeon® E5-1650 3.5 GHz.

A malha para uma análise estrutural de um quadro com bracket. Como mostra a figura, seria impossível criar uma malha mais grossa para esse modelo. O modelo tem 250.000 elementos tetraédricos quadráticos e 1282k DOFs. O processo de solução requer 51 iterações com o solver Conjugate Gradients usando o novo Smoothed aggregation AMG como um fator de pré-condição. O tempo de solução é 65 segundos e o requisito de memória é 3,5 GB em uma estação de trabalho com um processador Intel® Xeon® E5-1650 3.5 GHz.

A malha para uma análise estrutural de um quadro com bracket. Como mostra a figura, seria impossível criar uma malha mais grossa para esse modelo. O modelo tem 250.000 elementos tetraédricos quadráticos e 1282k DOFs. O processo de solução requer 51 iterações com o solver Conjugate Gradients usando o novo Smoothed aggregation AMG como um fator de pré-condição. O tempo de solução é 65 segundos e o requisito de memória é 3,5 GB em uma estação de trabalho com um processador Intel® Xeon® E5-1650 3.5 GHz.

As funções do método de agregação AMG otimizado por meio da clusterização de nós DOFs em agregações com base em critérios de conectividade. Cada agregação se torna um novo nó no nível multigrid seguinte e o algoritmo prossegue até que determinado número de níveis tenha sido alcançado ou até que o número de DOFs seja suficientemente pequeno. O manual Introduction to COMSOL Multiphysics contém uma instrução passo a passo detalhada de uma análise de convergência de malha usado o novo solver Smoothed aggregation AMG.

As tensões computadas em uma análise estrutural de um quadro com bracket e a janela de configurações do solver Smoothed aggregation AMG.

As tensões computadas em uma análise estrutural de um quadro com bracket e a janela de configurações do solver Smoothed aggregation AMG.

As tensões computadas em uma análise estrutural de um quadro com bracket e a janela de configurações do solver Smoothed aggregation AMG.

Uma análise estrutural de um quadro de alumínio de uma mountain bike sem suspensão traseira. O modelo tem 194.000 elementos tetraédricos quadráticos e 1157k DOFs. O processo de solução requer 117 iterações com o solver Conjugate Gradients usando o novo Smoothed aggregation AMG como um fator de pré-condição. O tempo de solução é 96 segundos e o requisito de memória é 3,1 GB em uma estação de trabalho com um processador Intel® Xeon® E5-1650 3.5 GHz.

Uma análise estrutural de um quadro de alumínio de uma mountain bike sem suspensão traseira. O modelo tem 194.000 elementos tetraédricos quadráticos e 1157k DOFs. O processo de solução requer 117 iterações com o solver Conjugate Gradients usando o novo Smoothed aggregation AMG como um fator de pré-condição. O tempo de solução é 96 segundos e o requisito de memória é 3,1 GB em uma estação de trabalho com um processador Intel® Xeon® E5-1650 3.5 GHz.

Uma análise estrutural de um quadro de alumínio de uma mountain bike sem suspensão traseira. O modelo tem 194.000 elementos tetraédricos quadráticos e 1157k DOFs. O processo de solução requer 117 iterações com o solver Conjugate Gradients usando o novo Smoothed aggregation AMG como um fator de pré-condição. O tempo de solução é 96 segundos e o requisito de memória é 3,1 GB em uma estação de trabalho com um processador Intel® Xeon® E5-1650 3.5 GHz.

Caminho da Biblioteca de Aplicativos: Structural_Mechanics_Module/Applications/bike_frame_analyzer_llsw

Novo Solver Direto para Clusters

Um novo solver direto para clusters foi adicionado: o Parallel Direct Sparse Solver for Clusters da biblioteca de software Intel® Math Kernel Library. Este solver é escolhido automaticamente quando a opção PARDISO é selecionada ao executar modelos em clusters. O solver PARDISO, usado para computações de memória compartilhada, também está disponível na biblioteca de software Intel® Math Kernel Library. Em versões anteriores, quando a opção de solver PARDISO era selecionada durante a execução do seu modelo em um cluster, o solver MUMPS era usado no lugar, devido à falta de um solver direto alternativo em clusters. Você ainda pode reverter para o método antigo, desmarcando a caixa de seleção Parallel Direct Sparse Solver for Clusters.

Solver MUMPS Atualizado

O solver direto MUMPS foi atualizado e proporciona desempenho significativamente aprimorado graças à nova implementação de paralelismo da API OpenMP®.

Solver Domain Decomposition Otimizado

O solver Domain Decomposition foi otimizado e refinado para lidar com problemas grandes, especialmente para fenômenos multifísicos fortemente acoplados onde, anteriormente, um solver direto era a única opção.

  • O solver usa, por padrão, o algoritmo METIS para o particionamento de domínios.
  • O solver foi aprimorado com a adição de uma fase de configuração otimizada e agora inclui comunicação mais eficiente ao ser executado em clusters.
  • A grade grosseira para esse solver algora pode ser configurada usando métodos algébricos (AMG). Essa abordagem é preferencial, uma vez que grades grosseiras podem ser usadas e a técnica não requer geração de malha (para a qual a geração de nível grosseiro pode falhar em modelos CAD complicados).

Caminho da Biblioteca de Aplicativos para um exemplo que usa o solver Domain Decomposition otimizado: Acoustics_Module/Tutorials/transfer_impedance_perforate

Velocidade e pressão acústica total na impedância de transferência em um modelo de painel perfurado. O modelo é solucionado com 18 iterações GMRES pré-condicionadas com o método Domain Decomposition. O método dividiu automaticamente a computação em 30 subdomínio usando 10 grupos de domínio. Os subdomínios são solucionados com um solver direto, que é o único solver viável para esse problema fortemente acoplado. As computações exigem 14.3 GB de RAM ao recomputar e apagar os fatores LU entre as etapas das soluções do subdomínio. A computação leva 1 hora e 21 minutos para ser concluída. O número total de DOFs é 2579k e são usados 409.000 elementos tetraédricos. Para efeito de comparação, o requisito de memória quando um solver direto é usado é 120 GB. Velocidade e pressão acústica total na impedância de transferência em um modelo de painel perfurado. O modelo é solucionado com 18 iterações GMRES pré-condicionadas com o método Domain Decomposition. O método dividiu automaticamente a computação em 30 subdomínio usando 10 grupos de domínio. Os subdomínios são solucionados com um solver direto, que é o único solver viável para esse problema fortemente acoplado. As computações exigem 14.3 GB de RAM ao recomputar e apagar os fatores LU entre as etapas das soluções do subdomínio. A computação leva 1 hora e 21 minutos para ser concluída. O número total de DOFs é 2579k e são usados 409.000 elementos tetraédricos. Para efeito de comparação, o requisito de memória quando um solver direto é usado é 120 GB.
Velocidade e pressão acústica total na impedância de transferência em um modelo de painel perfurado. O modelo é solucionado com 18 iterações GMRES pré-condicionadas com o método Domain Decomposition. O método dividiu automaticamente a computação em 30 subdomínio usando 10 grupos de domínio. Os subdomínios são solucionados com um solver direto, que é o único solver viável para esse problema fortemente acoplado. As computações exigem 14.3 GB de RAM ao recomputar e apagar os fatores LU entre as etapas das soluções do subdomínio. A computação leva 1 hora e 21 minutos para ser concluída. O número total de DOFs é 2579k e são usados 409.000 elementos tetraédricos. Para efeito de comparação, o requisito de memória quando um solver direto é usado é 120 GB.

Camadas Absorventes Não Refletoras para Simulações de Onda Dependentes do Tempo

O suporte embutido para camadas absorventes para propagação de ondas no domínio do tempo foi introduzido, usando o método nodal Galerkin descontínuo. Camadas absorventes são usadas como condições não refletoras, criadas com a adição de outros subdomínios com uma propriedade fora da região computacional de interesse; as camadas são estendidas por uma transformação de coordenada e as ondas são amortecidas por técnicas de filtragem. Para o contorno externo das camadas absorventes, é usada uma condição de contorno pouco refletora. Essa técnica reduz efetivamente os reflexos que saem da camada, proporcionando um método de finalidade geral para reduzir o domínio computacional para problemas dispersos e para outros problemas onde condições de contorno não refletor sejam necessárias. **Caminhos da Biblioteca de Aplicativos para exemplos que usamo o o novo método Galerkin descontínuo: Acoustics_Module/Ultrasound/ultrasound_flow_meter_generic Acoustics_Module/Tutorials/gaussian_pulse_absorbing_layers

Um pulso de pressão Gaussiano no plano de simetria de um modelo no qual as ondas são absorvidas nas camadas absorventes no lado direito e esquerdo do principal canal de escoamento usando o recém-introduzido método Galerking descontínuo. Um pulso de pressão Gaussiano no plano de simetria de um modelo no qual as ondas são absorvidas nas camadas absorventes no lado direito e esquerdo do principal canal de escoamento usando o recém-introduzido método Galerking descontínuo.
Um pulso de pressão Gaussiano no plano de simetria de um modelo no qual as ondas são absorvidas nas camadas absorventes no lado direito e esquerdo do principal canal de escoamento usando o recém-introduzido método Galerking descontínuo.

Varreduras Paramétricas em Modo de Lote Usando uma Lista de Parâmetros

Agora você pode executar uma varredura de valores de parâmetro como entrada sem defini-los na interface do usuário. Essa funcionalidade só estava disponível anteriormente se uma varredura fosse configurada usando um COMSOL Desktop®, através de uma Varredura Paramétrica. A varredura passa por cada valor de parâmetro e armazena os resultados em um arquivo separado. A lista também pode ser lida de um arquivo.

Um exemplo de um comando de lote com uma lista de dois parâmetros usados como argumentos de entrada: comsolbatch.exe -inputfile feeder_clamp.mph -pname D,d -plist 7,3.75,8,4,9,4.09,10,4.12,11,4.89,12,4.5

Um exemplo da mesma varredura, porém usando um arquivo parameters.csv para especificar a lista de parâmetros: comsolbatch.exe -inputfile feeder_clamp.mph -paramfile parameters.csv

Especificação do Número de Sockets

Além da configuração para especificar o número de núcleos, o COMSOL Multiphysics® agora tem uma nova opção para especificar o número de sockets usados em um computador multisocket. Essa configuração está disponível na seção Multicore and Cluster Computing na janela Preferences.

Nova Seleção para Habilitar e Desabilitar Acoplamentos Multifísicos em um Estudo

Além da tabela de interfaces físicas disponível anteriormente, uma nova tabela Multifísica permite habilitar e desabilitar, de forma seletiva, os acoplamentos multifísicos disponíveis. Isso facilita a adição de complexidade a um modelo, sem deixar de usar as opções pré-configuradas para acoplamento multifísico.

Habilitar e Desabilitar Elementos Infinitos e Camadas Perfeitamente Correspondentes a partir de um Estudo

O nó Definitions da árvore do modelo agora permite habilitar e desabilitar os nós Infinite Element Domain e Perfectly Matched Layer a partir de um estudo. Essa funcionalidade é disponibilizada quando ativa-se a opção Modify physics tree and variables no estudo.


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