Atualizações de Estudo e Solver

A versão 5.4 do COMSOL Multiphysics® inclui um solver mais rápido para processadores mais novos no Windows® graças a uma nova alocação de memória, simulações de CFD até 15% mais rápidas devido à nova reutilização do padrão de esparsidade, varreduras paramétricas sobre grupos de parâmetros e otimização para varreduras paramétricas . Saiba mais sobre todas as atualizações relacionadas a estudos e solucionadores abaixo.

Solução Várias Vezes Mais Rápida no Sistema Operacional Windows®

Graças a um método novo e mais eficiente de alocação de memória, o desempenho geral dos solvers melhorou várias vezes para determinadas arquiteturas de processador no sistema operacional . A melhoria de desempenho é vista apenas nas arquiteturas de processadores recentes ao usar oito ou mais núcleos. Para o macOS e o sistema operacional Linux®, esse nível de desempenho está disponível desde as versões anteriores.

Simulações até 15 % mais rápidas

As versões anteriores do COMSOL Multiphysics® incluíam aprimoramentos de desempenho com base na reutilização de dados das etapas anteriores de montagem da matriz e do solver. Continuando esse desenvolvimento na versão mais recente, a nova funcionalidade do solver reutiliza o padrão de escarsidade da matriz do sistema de uma etapa anterior, o que é importante para análises não lineares e dependentes do tempo. A funcionalidade ocupa um pouco mais de memória, geralmente um pouco mais, mas pode reduzir em até 15 % o tempo de solução. Por padrão, a nova opção Reuse sparsity pattern está ativada para muitas das interfaces físicas usadas para a mecânica de fluidos, fenômenos de transporte e mecânica estrutural. Para outros aspectos físicos, a opção Reuse sparsity pattern está desativada por padrão, mas pode ser ativada manualmente no nó do solucionador Advanced e na seção Assembly Settings.

Uma captura de tela da opção Reutilizar padrão de dispersão.

A configuração do solver para ativar/desativar a Reuse sparsity pattern option_.

A configuração do solver para ativar/desativar a Reuse sparsity pattern option_.

Varreduras Paramétricas Sobre Casos de Parâmetros

Com o COMSOL Multiphysics® versão 5.4, você pode estruturar seus parâmetros criando vários nós Parameters. Além disso, os nós Parameters suportam Casos, que permitem alternar entre diferentes conjuntos de valores de parâmetros sem importá-los e exportá-los para o arquivo. Para a funcionalidade Parametric Sweep, existe uma nova opção chamada Parameter Switch para varrer sobre diferentes parâmetros Cases.

Uma captura de tela das configurações de Varredura Paramétrica no COMSOL Multiphysics versão 5.4

Dois grupos Parameter para materiais e geometria, com dois conjuntos de valores cada; o Parametric Sweep pode ser usado para resolver todas as quatro combinações de casos.

Dois grupos Parameter para materiais e geometria, com dois conjuntos de valores cada; o Parametric Sweep pode ser usado para resolver todas as quatro combinações de casos.

Otimização para Varreduras Paramétricas

Agora você pode otimizar um estudo geral Parametric Sweep incluindo varreduras sobre dimensões geométricas. Essa funcionalidade é útil quando vários conjuntos de valores de parâmetros fixos precisam ser considerados em um problema de otimização ao lado de um ou mais parâmetros de controle. Observe que essa funcionalidade é diferente do que é conhecido como otimização discreta.

A função objetivo é interpretada como uma soma, máximo ou mínimo nas soluções de estudo Parametric Sweep. A nova configuração Optimization que controla a definição do objetivo é chamada Outer solution. Nesse contexto, uma solução externa é uma solução de varredura paramétrica sobre um parâmetro como uma dimensão geométrica. Por outro lado, uma solução interna é, nas configurações de Optimization, referida como apenas Solution. Uma solução interna é proveniente de um estudo Tempo dependente, Eigenfrequency ou Auxiliary Sweep. A otimização foi suportada para soluções internas em versões anteriores do software.

Para soluções internas (com exceção das soluções de frequência própria), métodos de otimização baseados em gradiente podem ser usados. A nova funcionalidade que também abrange varreduras paramétricas só pode ser usada com os métodos de otimização sem gradiente. Agora também é possível executar um estudo Parametric Sweep com um estudo Optimization; essa funcionalidade pode ser usada para resolver um problema de otimização para cada parâmetro externo.

Uma captura de tela mostrando as configurações da solução externa para o estudo de otimização.

Combine Optimization e Parametric Sweeps com a nova configuração para Outer solution para a Optimization study.

Combine Optimization e Parametric Sweeps com a nova configuração para Outer solution para a Optimization study.

Recipiente de Solução de Refino de Malha Adaptável

Ao resolver com malhas adaptativas, o método de adaptação agora armazena as soluções em um nó de contêiner semelhante à funcionalidade de uma varredura paramétrica. Um parâmetro de nível de refinamento de malha é adicionado automaticamente, o que facilita as comparações de resultados, pois todas as soluções podem ser obtidas em um conjunto de dados.

Uma demonstração do uso do conjunto de dados Adaptive Mesh Refinement em um modelo. _Usando o novo conjunto de dados de Refinamento de Malha Adaptável para as soluções refinadas de malha automaticamente, mostradas aqui para o modelo de Fonte de Ponto. _Usando o novo conjunto de dados de Refinamento de Malha Adaptável para as soluções refinadas de malha automaticamente, mostradas aqui para o modelo de Fonte de Ponto.

Entradas de Modelo Reduzidas Movidas por Definições

A declaração Model Inputs para modelos de ordem reduzida foi movida do estudo Model Reduction para o nó Global Definitions. Agora você pode definir as expressões para variáveis de modelo de ordem reduzida em um único local. Essas expressões serão usadas para as versões reduzida e não reduzida do modelo. Quando o modelo reduzido é criado pelo estudo Model Reduction, o valor da expressão de treinamento será usado. Esse valor de treinamento ainda é especificado no nível do estudo.

Uma captura de tela das Configurações das Entradas do Modelo Reduzido Global.

A especificação de duas Global Reduced Model Inputs e suas expressões para o thermal_controller_rom model. As expressões de treinamento para as Reduced Model Inputs ainda são especificadas no Model Reduction study.

A especificação de duas Global Reduced Model Inputs e suas expressões para o thermal_controller_rom model. As expressões de treinamento para as Reduced Model Inputs ainda são especificadas no Model Reduction study.

Novo Solver linear iterativo TFQMR

Um novo método iterativo para equações lineares foi adicionado a: TFQMR. Esta é uma versão sem transposição do método de resíduos quase mínimos (QMR). A família de métodos QMR armazena apenas um número fixo de vetores de solução, independentemente do número de iterações, e o residual é minimizado em um sentido quase. Portanto, o QMR se comportará de maneira semelhante ao GMRES, mas sem o custo dos vetores de reinicialização. A desvantagem do método é que ele precisa de mais iterações para convergir (para a mesma matriz e o mesmo pré-condicionador). Cada iteração com o QMR é mais barata que no GMRES, portanto, não é possível dizer de antemão qual método é o mais rápido para uma matriz específica. No entanto, o QMR usará menos memória que o GMRES, especialmente nos casos em que o número de reinicialização do GMRES (padrão 50) precisa ser aumentado para alcançar a convergência. As computações que se enquadram nessa categoria incluem aquelas em que não é possível usar multigrid ou outros pré-condicionadores de alta qualidade.

Um modelo usando o solver TFQMR no COMSOL Multiphysics versão 5.4. Para o modelo Bobina espiral com isolamento de verniz epóxi, o novo solucionador de TFQMR pré-condicionado com SSOR é usado para resolver uma versão de elemento linear deste modelo com 901k DOFs. O cálculo precisa de 2,8 GB de memória e leva 656 segundos, em comparação com 13,4 GB e 1242 segundos para o GMRES. Para o modelo Bobina espiral com isolamento de verniz epóxi, o novo solucionador de TFQMR pré-condicionado com SSOR é usado para resolver uma versão de elemento linear deste modelo com 901k DOFs. O cálculo precisa de 2,8 GB de memória e leva 656 segundos, em comparação com 13,4 GB e 1242 segundos para o GMRES.

Fator Padrão Modificado na Estimativa de Erros para Solvers Lineares Diretos

O padrão para a configuração Factor in error estimate aplicada aos solvers diretos foi alterado. O novo padrão é 1, comparado anteriormente a 400. Essa alteração se aplica apenas a um solver direto quando ele é usado como o solver principal e não quando é usado como parte de um pré-condicionador, em que 1 já é o padrão. Observe que essa alteração promove um teste de erro mais fácil, tornando a estimativa de erro do solver linear 400 vezes menor. O uso desse novo padrão geralmente torna a estimativa de erro mais precisa e evita refinamentos iterativos desnecessários e avisos /erros.

Solvers Newton Robustos e Automáticos para Variáveis Dimensionadas Automaticamente

Para algumas simulações não lineares, as escalas das variáveis dependentes são difíceis de encontrar para o método de dimensionamento automático e também podem sofrer alterações drásticas durante iterações não lineares. Para variáveis dependentes dimensionadas automaticamente, um novo método agora atualiza os pesos usados para medir os erros nos métodos de Newton amortecidos automaticamente. Quando os pesos são atualizados, o solver de Newton é reiniciado. Isso torna os solvers de Newton automáticos mais robustos e pode levar a menos iterações gerais. No entanto, também existe o risco de que a reinicialização do solver custe algumas iterações extras em comparação com a não realização de uma reinicialização. Por esse motivo, o novo método não está ativado por padrão. O novo método é ativado ao definir Update weights for automatic scales para Use threshold for weights, e está disponível na seção Method e Termination para os nós Fully Coupled e Segregated Step sob o solver Estacionário.

Uma captura de tela mostrando a opção Use threshold for weights nas configurações de Fully Coupled settings.

Configurações para o Use threshold for weights para os métodos de Newton amortecidos automaticamente.

Configurações para o Use threshold for weights para os métodos de Newton amortecidos automaticamente.

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