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COMSOL Multiphysics V4.2ニュースリリースを公開いたしました
COMSOL, Inc. 1 New England Executive Park, Ste 350 Burlington, MA.01803 USA 電話： +1 781-273-3322 FAX： +1 781-273-6603 Web サイト：www.comsol.com 日本国内総代理店: 計測エンジニアリングシステム株式会社 東京都千代田区内神田1-9-5 井門内神田ﾋﾞﾙ5F 代表取締役社長 岡田 求 URL: http://www.kesco.co.jp Mail: [email protected] TEL : 03-5282-7040 FAX: 03-5282-0808 COMSOL Version 4.2 で拡がる マルチフィジックスアプリケーション 新しい音響シェル相互作用のマル チフィジックスインターフェース により、振動する弾性薄板構造の モデリングと振動で生じる音圧場 のモデリングが可能になりまし た。上図はバッフル付き薄膜の振 動と、周囲の空気の音圧レベル （dB）を示します。 このモデルでは、新しいマイクロ フルイディクスモジュールが半導 体イオンインプランター内の自由 分子流のモデリングに用いられて います。このように、設計に COMSOL を用いることによりイオ ンビームの経路に沿った圧力を最 小化できることがわかります。 新機能「パラメトリックサーフェ ース」は、解析的表現を用いた り、ルックアップテーブルからデ ータを取得して表面を作成できま す。上図の流れのシミュレーショ ンでは、インポートされた標高デ ータを用いて岩石の割れ目が表現 されています。 マサチューセッツ州バーリントン発（2011 年 5 月 18 日）- COMSOL 社は、シミュレーション環境 COMSOL Multiphysics の最新バージョンの発売を発表しました。バージョン 4.2 の出荷が開始されたことにより COMSOL 製品 の適用範囲が拡がります。本バージョンは、現行（5/31 現在）のライセンスをお持ちのすべてのユーザに無償で配送 されます。 「バージョン 4 の背景にあるビジョンとして、弊社顧客がより広いクライアント層にアプローチできるよう、そのための 基盤を提供することを目標にしました。」COMSOL 社会長兼 CEO である Svante Littmarck は言います。「すなわち COMSOL Multiphysics プラットフォーム上で提供可能なサービスがバージョン 4.2 によって拡がることを意味しま す。」 バージョン 4.2 では、3 つの新アプリケーションモジュール（マイクロフルイディクス、ジオメカニクス、電気めっき）のほ か、AutoCAD® および SpaceClaim®への LiveLink インターフェースが追加され、COMSOL の適用範囲が拡がりまし た。 「COMSOL Multiphysics は本リリースで大幅にパワーアップしました。市場の要望に対し、いくつかの方向性でお応 えすることができるでしょう。」Littmarck は言います。今回のリリースでは力学的、電磁的、化学的、流体、CAD との 相互運用性などの課題が網羅されています。さらに、課題として明示されていない領域にも、向上されたソルバーテ クノロジーの恩恵は及んでいます。」 「実際のところ、バージョン 4.2 に含まれる一連の機能は感心に値する出来映えになっています。」Littmarck は続け ます。「本バージョンは正にメジャーリリースと呼ぶにふさわしい内容です。」形状作成、メッシュ生成、ソルバ、ポスト プロセスなどがアップグレードされたほか、お客様のご期待通りユーザーインターフェースの機能拡張も実施されま した。これら新機能は COMSOL 環境の全般に適用され、新製品だけでなく既存製品にも反映されます。 シミュレーションパフォーマンスを加速するコアマルチフィジックス機能 本リリースは、COMSOL 社が推進するコア開発イニシアティブを中心に据えて開発が行われました。結果としてマル チフィジックスシミュレーションのパフォーマンスが向上・拡大し、その成果はすべてのユーザにもたらされます。新機 能は、形状、メッシュ、およびソルバの機能性に対象が設定されました。その最大の効果は、COMSOL の一貫したセ ールスポイント、すなわち「高速処理」に表れました。 新たにバージョン 4.2 で追加された仮想形状ツールによって生成されるメッシュは、元になるオリジナルの CAD モデ ルの重要不可欠な部分を識別できるため、計算の高速化およびメモリ効率の向上を図れます。時間依存のアダプテ ィブメッシュ機能およびメッシュ自動再生成機能により、任意の移動メッシュ解析において、ソルバとメッシュ生成アル ゴリズムは密接に結び付けられます。移動拡散面を有するモデルの計算や、物質の堆積と除去を含むシミュレーシ ョンの計算効率が向上します。 バージョン 4.2 の新しい仮想形状ツールでは、CAD モデルを変更する際、こ れとセットになっている面の曲率を変化させず元の値を維持することが可能 です。全体的な効果として、最小のメッシュ数で、正確に形状を表現するこ とができます（右下）。 新機能「パラメトリックサーフェース」は、解析的表現を用いたり、ルックアップテーブルからデータを取得して表面を 作成できます。これは、地球科学分野で地形データをインポートする際に極めて重要です。 COMSOL のダイレクトソルバは、すでに数年前からマルチコアおよびクラスタ処理に対応しています。バージョン 4.2 では、新たにマルチフィジックスアセンブリアルゴリズムおよび反復ソルバについても並列化が導入されたことにより、 ノートパソコンからクラスタコンピュータまで実質上あらゆるプラットフォームで計算の高速化およびメモリの高効率化 が実現されています。 「アセンブリの並列化による大幅な高速化で、多くのユーザが恩恵を受けることになります。」COMSOL 社製品管理 部長 Bjorn Sjodin はこのようにコメントしています。「ベンチマークテストでは、定常層流混合機のシミュレーションで 425%、マイクロ流体 lab-on-a-chip デバイスのシミュレーションで 164%の高速化が得られました。」 Model Builder のアップデートに伴いさらに拡充したモデリングデスクトップのツール群 COMSOL バージョン 4.2 では、ユーザの声に応え新たにレポートジェネレータが搭載され、計算結果のデータ出力に 対応しました。レポートジェネレータはカスタマイズ可能な統合出力ツールです。概要出力から完全なレポートに至る まで、指定したモデルに関し出力範囲を自由に設定して、データリッチな HTML レポートを作成できます。1 つのモデ ルに対し複数のレポートを作成することも可能で、重要なすべてのデータを整理し、読みやすい形にまとめることが できます。 バージョン 4.0 で初めて導入された Model Builder の COMSOL Desktop は、COMSOL 社が誇る画期的ユーザーイ ンターフェースです。バージョン 4.2 では、新たに Model Builder ツリー内のドラッグ＆ドロップがサポートされ、モデル のコンテンツを素早く編集できるようになりました。さらに、シミュレーション結果の表示機能も更新されました。Model Builder では、デフォルトのプロットはモデル内の物理に応じてカスタマイズされ、内容を示す名前が与えられます。さ らに、統計解析に用いられるヒストグラム、周波数応答解析に用いるナイキスト、流れにおけるリボンプロットなど、 新たに数種類のプロットが追加されました。 CAD との相互運用 COMSOL のユーザにとって、CAD との相互運用性はこれまでも常に重要でしたが、このシミュレーションの中核的要 素がバージョン 4.2 で大幅に拡張されました。 LiveLink for SolidWorks ツールの「ワンウィンドウ」インターフェースにより、ユ ーザは SolidWorks の設計環境から直接、COMSOL のシミュレーションを実行で きます。 LiveLink for SolidWorks®のインターフェースが拡張され、「ワンウィンドウ」インターフェースとなり、SolidWorks のユ ーザーは SolidWorks 環境内から、COMSOL Multiphysics の作業を同期的に行うことができるようになりました。 新たに導入された LiveLink for SpaceClaim インターフェースでは、ダイレクトモデリングとマルチフィジックスシミュレ ーションが統合環境として密接に融合されています。同様に、新しい LiveLink for AutoCAD では、AutoCAD の 3D 形状を COMSOL Multiphysics に転送することができます。どちらの製品でも、COMSOL のモデルと同期された形状 は、CAD のネイティブ形式の形状との関連付けが維持されます。これはすなわち、物理やメッシュの設定など、形状 に適用された設定が同期後も保持されることを意味します。また、LiveLink インターフェースは双方向で、COMSOL モデル内から CAD 形状を変更することも可能です。 各アプリケーションのニュース 音響モジュールに新たに熱粘性音響専用のモデリングツールが導入され、携帯電話などハンドヘルド装置の小型ス ピーカーおよびマイクの高精度シミュレーションが可能になりました。今後、小型製品についても高品位オーディオの 市場ニーズが高まるにつれ、この種の解析は重要性を増すと考えられます。 上図は、音響モジュールを用いて行った減衰ヘルムホルツ共鳴器付き音響カ プラ（外耳道シミュレーター）の熱音響シミュレーション結果です。このモ デルには熱伝導および粘性による損失が組み込まれており、音響応答をカス タマイズすることができます。 構造力学、MEMS、音響の各モジュールには、強力かつ使い勝手の良い新ツールが提供されており、固有モード解 析や周波数応答の初期応力解析に用いることができます。Solid Mechanics のインターフェースでモデリングされた 構造に対し、力学的、熱的、やマルチフィジックスベースの任意の荷重をかけることができます。 CFD モジュールの新しい「高マッハ数流れ」インターフェースは、音速の 0.3 倍を超える粘性流体の圧縮性流れに適 用できます。解析の際に、チョーキングの有無、衝撃波の有無は問われません。CFD インターフェースはノズル、配 管網、バルブの設計、および航空力学的現象のモデリングに適しています。 薄層の伝熱に関し、伝熱モジュールに追加された複数層オプションにより、熱伝導率が異なる複数層から構成され る薄層構造のモデリングを容易に行えるようになりました。 化学反応工学モジュールおよびプラズマモジュールが拡張され、表面反応ツールが新たに追加されました。このツ ールは、表面の化学種が周囲のバルクの化学種とやり取りを行なうような双方向吸着タイプのシミュレーションを取 り扱うことができます。重要な応用例には化学気相成長法（CVD）、プラズマ CVD などが挙げられます。電気化学イ ンピーダンススペクトル（EIS）のシミュレーションのため、「バッテリー＆燃料電池」モジュールに「AC インピーダンス 解析」が追加されました。新しい「表面反応」インターフェースにより、境界面における表面反応のモデリングが可能 になりました。「バッテリー＆燃料電池」材料ライブラリが更新され、一般的に用いられるバッテリー電極材料および 電解質が追加されました。 上図は自動車産業の適用例で、バッテリーパック内の冷却流路およびリチウムイ オン電池の温度場を表しています。モデルにはバッテリーの高解像度の電気化学 モデルが含まれており、バッテリーパック内のバッテリーおよびその他コンポー ネントの熱解析、ならびに冷却流路内の流れのシミュレーションとカップリング されています。 プラズモニクスシミュレーションの効率化を目的として RF モジュールに導入された新ツールでは、屈折係数、鏡面反 射係数、および一次回折が、すべて入射角の関数として計算されます。この解析は、Floquet 型の周期境界条件を 新たに導入することにより実現しました。 マイクロフルイディクスモジュール 新しいマイクロフルイディクスモジュールは、マイクロ流体工学デバイスおよび希薄流の研究に使いやすいツールを 提供します。重要な適用領域には lab-on-a-chip デバイス、デジタルマイクロ流体工学、バイオセンサー、界面動電 デバイスならびに磁性流体デバイス、インクジェット技術、真空システム設計のシミュレーションなどが含まれます。 マイクロフルイディクスモジュールでは、単層流の拡張インターフェースに加え、レベルセット法、フェーズフィールド法、 および移動メッシュ法による二層流の専用インターフェースを使用できます。これらの各インターフェースには、表面 張力、毛細管力、およびマランゴニ効果が提供されています。 COMSOL の汎用マルチフィジックス機能により、電気運動学と磁気動力学の組み合わせによるシミュレーション（電 気泳動、磁気泳動、誘電泳動、電気浸透、electrowetting など）を簡単に設定できます。マイクロフルイディクスモジュ ールでは、希釈化学種の化学拡散および化学反応のインターフェースにより、lab-on-a-chip デバイスで発生する化 学反応のシミュレーションを行えます。希薄ガス流のシミュレーションのため、スリップ流れにおいて、流れのシミュレ ーションを起動させる専用の境界条件が提供されています。 新たに分子流インターフェースが追加されました。fast angular coefficient method の使用により、分子の平均自由行 程が形状寸法よりも遙かに大きい場合のシミュレーションが可能になりました。このツールを業界標準の CAD パッケ ージ製品と COMSOL LiveLink インターフェースを使って組み合わせることにより、チャンバの形状寸法およびポンプ の構成に関するパラメトリック解析を高速実行できるので、真空システムの設計に不可欠なツールとなっています。 ジオメカニクスモジュール 新しいジオメカニクスモジュールは構造力学モジュールの専用アドオンで、トンネル、掘削、傾斜の安定性、抗土圧 構造物など地質工学アプリケーションのシミュレーションを可能にします。ジオメカニクスモジュールは、土や岩石の 可塑性、変形、および降伏の解析、ならびにコンクリートや人口構造物との相互作用を計算するために設計されたイ ンターフェースです。 各種の土壌材料モデル（Cam-clay、Drucker-Prager、Mohr-Coulomb、Matsuoka-Naka、Lade-Duncan）が提供されて います。組み込みの塑性モデルに加え、COMSOL Multiphysics 環境に提供される方程式ベースのユーザーインター フェースを用いてユーザ定義の降伏関数を作成できます。計算で求められた温度場の依存性など、場の量を材料の 定義に組み込むことができます。 ジオメカニクスモジュールはコンクリートや岩石材料のモデリングを行える強力なツールでもあります。組み込みオプ ションとして利用可能な Willam-Warnke、Bresler-Pister、Ottosen、および Hoek-Brown の各モデルの最適化、拡張 を手動で行うことにより、より一般的な脆性材料クラスを作成できます。さらにジオメカニクスモジュールは、地下水流 モジュールの多孔質流れ、多孔質弾性体、溶質移動の機能性など、別の COMSOL モジュールで得られた解析に簡 単に結合することができます。 電気めっきモジュール 電気めっき処理の理解、最適化、および制御の手段として、モデリングとシミュレーションはコスト効果の高い方法で す。典型的なシミュレーションでは、電極表面における析出層の現在の分布、厚さ、および組成を計算します。これら を用いてセル形状、電解質の組成、電極反応速度論、動作電圧、動作電流、温度の効果など重要なパラメータの解 析を行うことができます。 電気めっきモジュールにより、電気めっき処理シミュレーションにも COMSOL Multiphysics を活用できるようになりま した。一次、二次、および三次電流分布モデルについて、使い易い物理インターフェースが提供されています。一方、 めっき層の成長を表す非常に正確な形状の記述がモデルパラメータとして提供されています。 電気めっきモジュールは広範なアプリケーションに適用可能です。応用範囲にはエレクトロニクスにおける金属の析 出、腐食および摩耗からの保護、装飾用電気めっき、薄く複雑な構造のパーツの電気めっき、金属の電解採取など が含まれます。 新しい COMSOL 電気めっきモジュールで作成された上の図のモデルで は、家具パーツに塗装されためっき層の厚さが示されています。 マルチフィジックスの広がる世界 COMSOL Multiphysics 4.2 へのバージョンアップにより、適用範囲、機能、機能性が大幅に拡大しました。現行ユー ザーは、バージョン 4.2 によりシミュレーション環境においてより多くのことができるようになります。COMSOL は本リ リースを通じ、進化を続けるアプリケーションを目指し、科学技術現場に最先端のシミュレーション製品を提供すると いうミッションをこれからも果たし続けます。 バージョン 4.2 の特長 • • • • • • • • • • • • マイクロフルイディクスモジュールは、マイクロ流体工学デバイスおよび希薄流の研究に使いやすいツール を提供します。 ジオメカニクスモジュールは、トンネル、掘削、傾斜の安定性、抗土圧構造物など地質工学アプリケーション におけるマルチフィジックスモデリングを可能にします。 電気めっきモジュールにより、電気化学プロセス（クロムめっき、電着塗装、電解着色、装飾めっき、電気め っきなど）に COMSOL を活用できるようになりました。 LiveLink for AutoCAD により、AutoCAD ユーザにも COMSOL Multiphysics の 3D シミュレーションをご利用 いただけます。 LiveLink for SpaceClaim インターフェースでは、直接モデリングとマルチフィジックスシミュレーションが統合 環境として密接に融合しています。 LiveLink for SolidWorks®の One Windows インターフェースにより、SolidWorks のユーザは SolidWorks 環境 内から、COMSOL Multiphysics の作業を同期的に行うことができるようになりました。 高速マルチフィジックスアセンブリにより、ノートパソコンからクラスタコンピュータまで実質上あらゆるプラット フォームで計算の高速化およびメモリの高効率化が実現されています。 レポートジェネレータにより、モデルに関する HTML レポートを作成できます。レポートの内容は、概要出力 から完全なレポートまで自由に調節可能です。 「高マッハ数流れ」インターフェースにより、圧縮性流体の計算能力が向上しました（ノズル、配管網、バルブ の設計、航空力学的現象のモデリングなど）。 仮想形状ツールでは、CAD モデルを変更する際、これとセットになっている面の曲率を変化させず元の値を 維持することが可能です。このため、非常に効率的なメッシュ生成を行うことができるようになりました。 時間依存のアダプティブメッシュ機能により、2 相流シミュレーションにおいて移動拡散面における急激な値 の変化の問題が自動的に解決されるため、シミュレーションの高速化と精度の向上が得られます。 メッシュの自動再生成機能により、移動メッシュを用いるシミュレーションにおいて、より極端な変形状態に 対応できます。 COMSOL について COMSOL Multiphysics は、物理現象を基本とするシステムのモデリングとシミュレーションに使用するソフトウェア環 境です。最大の特色は、マルチフィジックス現象の取り扱いが可能なことです。オプションのモジュールでは、音響、 バッテリーと燃料電池、化学工学、地球科学、電磁気学、流体力学、伝熱、MEMS、プラズマ、および構造解析の分 野別ツールが追加されています。COMSOL 社は 1986 年に創業されました。米国では、マサチューセッツ州バーリン トン、カリフォルニア州ロサンゼルス、カリフォルニア州パロアルトを拠点とします。同社の海外での活動は、ベネルク ス諸国、デンマーク、フィンランド、フランス、ドイツ、インド、イタリア、ノルウェー、スウェーデン、スイス、英国と、成長 を遂げてきました。COMSOL Multiphysics は、日本、イスラエル、エジプト、オーストラリア、ギリシャ、韓国、スペイン、 台湾、チェコ共和国、中国、トルコ、ハンガリー、ポーランド、マレーシアの各国に販売代理店が置かれています。そ の他の会社情報については、www.comsol.com を参照してください。 編集用 注記： 編集用の高解像度イメージは下記よりダウンロード可能です。 www.comsol.com/press/imagegallery.php ### COMSOL および COMSOL Multiphysics は、COMSOL AB 社の登録商標です。Capture the Concept および COMSOL Desktop は、COMSOL AB 社の登録商標です。 その他の製品またはブランド名は、各所有者の商標または登録商標です。