Мультифизическое моделирование
| Вычислительная физика |
|---|
 |
В компьютерном моделировании мультифизическое моделирование (часто сокращенно просто «мультифизика») определяется как одновременное моделирование различных аспектов физической системы или систем и взаимодействий между ними. [1] Например, одновременное моделирование физического напряжения на объекте, распределения температуры объекта и теплового расширения, которое приводит к изменению распределения напряжения и температуры, будет считаться мультифизическим моделированием. [2] Мультифизическое моделирование связано с многомасштабным моделированием, которое представляет собой одновременное моделирование одного процесса в нескольких масштабах времени или расстояния. [3]
Будучи междисциплинарной областью, мультифизическое моделирование может охватывать многие научные и инженерные дисциплины. Методы моделирования часто включают численный анализ , уравнения в частных производных и тензорный анализ . [4]
Процесс мультифизического моделирования
[ редактировать ]Реализация мультифизического моделирования следует типичной серии шагов: [1]
- Определите аспекты моделируемой системы, включая физические процессы, начальные условия, а также связи или граничные условия между этими процессами.
- Создайте дискретную математическую модель системы.
- Численно решить модель.
- Обработайте полученные данные.
Математические модели
[ редактировать ]Математические модели, используемые в мультифизическом моделировании, обычно представляют собой набор связанных уравнений. Уравнения можно разделить на три категории в зависимости от характера и предполагаемой роли: определяющее уравнение , вспомогательные уравнения и граничные/начальные условия . Основное уравнение описывает основной физический механизм или процесс. Мультифизическое моделирование численно реализуется с помощью методов дискретизации , таких как метод конечных элементов , метод конечных разностей или метод конечных объемов . [5]
Проблемы мультифизического моделирования
[ редактировать ]Вообще говоря, мультифизическое моделирование гораздо сложнее, чем моделирование отдельных аспектов физических процессов.Основная дополнительная проблема заключается в том, как интегрировать многочисленные аспекты процессов и правильно управлять взаимодействием между ними.Такая проблема становится весьма сложной, когда для моделирования отдельных физических аспектов используются различные типы численных методов. Например, при моделировании задачи взаимодействия жидкости со структурой с помощью типичного метода Эйлера конечного объема для потока и лагранжев метод конечных элементов для динамики конструкций.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Лю, Чжэнь (2018). Мультифизика в пористых материалах . Чам, Швейцария: Springer. ISBN 978-3-319-93028-2 . OCLC 1044733613 .
- ^ «Мультифизика переносит реальный мир в симуляции» . 16 марта 2015 г. Проверено 19 августа 2018 г.
- ^ Гроен, Дерек; Засада, Стефан Дж.; Ковени, Питер В. (март 2014 г.). «Обзор многомасштабных и мультифизических приложений и сообществ» . Вычисления в науке и технике . 16 (2): 34–43. arXiv : 1208.6444 . дои : 10.1109/mcse.2013.47 . ISSN 1521-9615 . S2CID 6301539 .
- ^ «Мультифизическое обучение и сетевое взаимодействие — Домашняя страница» . www.multiPhysics.us . Проверено 19 августа 2018 г.
- ^ Бэгвелл, Скотт; Леджер, Пол Д.; Гил, Антонио Дж; Маллетт, Майк; Круип, Марсель (07 декабря 2017 г.). «Линеаризованный каркас из конечных элементов для акусто-магнито-механической связи в осесимметричных МРТ-сканерах» . Международный журнал численных методов в технике . 112 (10): 1323–1352. дои : 10.1002/nme.5559 . S2CID 125715500 .
- Сьюзан Л. Грэм , Марк Снир и Синтия А. Паттерсон (редакторы), « Набирая скорость: будущее суперкомпьютеров», Приложение D. Издательство национальных академий, Вашингтон, округ Колумбия, 2004 г. ISBN 0-309-09502-6 .
- Пол Летбридж, Мультифизический анализ , стр. 26, The Industrial Physicist, декабрь 2004 г./январь 2005 г., [1] , Архивировано по адресу: [2]