COMSOL Multiphysics^® 6.4 Release Highlights

COMSOL Multiphysics^® Version 6.4 bietet neue Löserfunktionen für erhebliche Leistungsverbesserungen. Zu den Highlights gehören ein GPU-basierter Direct Sparse Solver und die Unterstützung mehrerer GPUs für zeitexplizite Druckakustik. Neue Funktionen für die explizite Strukturdynamik ermöglichen eine schnellere und robustere nichtlineare Strukturanalyse, unterstützt durch mehrere Verbesserungen der expliziten Zeitschritt-Löser. Darüber hinaus unterstützen Eigenfrequenzstudien nun die Modenverfolgung, wodurch Eigenmoden automatisch identifiziert und fortgesetzt werden können, wenn sich die Modellparameter ändern. Weitere Informationen zu diesen Updates finden Sie unten.

Direkter GPU-Löser

Der NVIDIA CUDA® Direct Sparse Solver (cuDSS) ist nun verfügbar und bietet erhebliche Geschwindigkeitssteigerungen für eine Vielzahl von Anwendungen. Durch die Nutzung eines hybriden CPU-GPU-Systems kann NVIDIA cuDSS die Rechenzeiten im Vergleich zu herkömmlichen CPU-basierten Sparse Solvern erheblich reduzieren.

Der Löser lässt sich nahtlos in das bestehende Löser-Framework integrieren und kann als eigenständiger Löser, als Teil eines Vorkonditionierers oder bei nichtlinearen und impliziten zeitabhängigen Analysen eingesetzt werden. NVIDIA cuDSS unterstützt auch die Verwendung mehrerer GPUs auf demselben Rechner, was die Leistung bei umfangreichen Simulationen weiter steigert.

Die akustische Transferimpedanz einer perforierten Platte mit 1,75 Millionen Freiheitsgraden. Die akustische Partikelgeschwindigkeit bei 500 Hz wird dargestellt. Bei der Berechnung mit MUMPS auf einer Intel^® Core™ i9-10920X CPU dauert die Berechnung 191 Sekunden. Im Gegensatz dazu reduziert die Verwendung von NVIDIA cuDSS auf einer NVIDIA H100 GPU die Lösungszeit auf 30 Sekunden.

Unterstützung für mehrere GPUs für Pressure Acoustics, Time Explicit

Die CUDA-X-beschleunigte GPU-Formulierung für das Interface Pressure Acoustics, Time Explicit kann nun auf mehreren GPUs ausgeführt werden, entweder auf demselben Rechner oder auf einem GPU-Cluster (mehrere GPUs auf mehreren Knoten). Ebenso kann die beschleunigte CPU-Formulierung auf einem CPU-Cluster ausgeführt werden. Diese Verbesserungen reduzieren die Rechenzeit erheblich und ermöglichen die Simulation größerer Modelle.

Ein Akustikmodell eines Büroraums, bestehend aus 50 Millionen Freiheitsgraden mit frequenzabhängigen Impedanzdaten, wurde für 20 Perioden gelöst. Auf einer einzelnen NVIDIA RTX 6000 Ada Generation GPU betrug die Lösungszeit 29 Minuten, die sich bei Verwendung von zwei RTX 6000 Ada Generation GPUs auf 18 Minuten reduzierte. Der beschleunigte Löser kann auch auf einem CPU-Cluster ausgeführt werden.

Erweiterungen für explizite Zeitschritte

Es steht eine neue Methode Verlet zur Verfügung, die eine effiziente Möglichkeit bietet, explizite Zeitschritte für Systeme zweiter Ordnung zu verwenden. Sie bietet eine gute numerische Stabilität und erhält die Energie, indem sie die Symmetrie in der Zeitintegration beibehält, was bedeutet, dass sie zeitlich reversibel ist. Diese Eigenschaft macht sie besonders geeignet für transiente Dynamik in den neuen Interfaces Solid Mechanics, Explicit Dynamics und Truss, Explicit Dynamics, in denen sie auch die Standardoption für den Löser ist.

Objekte fallen unter dem Einfluss der Schwerkraft in einer Box. Es wird die neue Zeitschritt-Methode Verlet für Systeme zweiter Ordnung verwendet, die einen größeren Zeitschritt ermöglicht.

Mass Lumping

Eine Näherung für die diagonale Massenmatrix, die leicht zu invertieren ist, kann nun in expliziten Anwendungen der Strukturdynamik verwendet werden. Mit diesem Ansatz können explizite Zeitschrittverfahren große Modelle effektiver aufstellen, was zu schnelleren transienten Simulationen und einer erheblichen Senkung der Rechenkosten führt.

Simulation der plastischen Dehnungen in einem Telefon während eines Falltests unter Verwendung des neuen Interfaces Solid Mechanics, Explicit Dynamics. Die Lumped-Massenmatrix ist diagonal, was ein schnelles explizites Zeitschrittverfahren ermöglicht.

Schnellere Behandlung von Nebenbedingungen

Verbesserungen bei der Behandlung von Nebenbedingungen ermöglichen schnellere und robustere Simulationen mit Kontakt, plastischer Verformung und anderen nichtlinearen Effekten.

Druck im Inneren einer zylindrischen Batteriezelle, die einem Eindrücktest unterzogen wird. Dank Verbesserungen bei der expliziten Behandlung von Nebenbedingungen können solche Simulationen auch auf einem Standard-Computer schnell gelöst werden.

Modenverfolgung

Es ist nun möglich, Eigenmoden während eines parametrischen Sweeps in ihrer Entwicklung zu verfolgen. Diese Funktion trägt dazu bei, eine konsistente Modenidentifizierung in Eigenwertstudien zu gewährleisten, bei denen die Moden von variierenden Parametern abhängen.

Frequenzentwicklung von zwölf Eigenmoden für einen Schalldämpfer mit elastischen Wänden. Die Modenverfolgungsfunktion ermöglicht ein tieferes Verständnis der dispersiven Eigenschaften des Systems, sodass nicht nur die Moden berechnet werden können, die sich durch den Querschnitt ausbreiten, sondern auch die Entwicklung jeder Mode mit der Frequenz verfolgt werden kann.