FEATool Multiphysics (Finite Element Analysis Toolbox for Multiphysics) - це простий у використанні інструментарій моделювання фізики за допомогою методу скінченних елементів в рівняннях часткових похідних для MATLAB . FEATool Multiphysics надає можливість повністю моделювати задачі теплобміну, динаміки рідини, хімічних реакцій, структурної механіки та електромагнетизму в 1D, 2D (осесимметрія) або 3D, все це в зручному графічному інтерфейсі користувача(GUI). FEATool був спеціально розробленим для того, щоб використовуватись без необхідності консультаційної документації, тому знайшов використання в академічних дослідженнях, навчанні та моделювання промислової інженерії.
Особливості
Повністю скриптовий інтерфейс FEATool Multiphysics - це повністю інтегроване середовище моделювання фізики та РЧП, включаючи попередню обробку, моделей CAD та геометрії, автоматичне створення сітки, знаходження розв'язку та обробка результатів. Операції з графічним інтерфейсом також записуються як еквівалентні функції MATLAB, тому, крім бінарних форматів, моделі також можуть бути збережені та експортовані як скриптові файли m-script, сумісні з MATLAB та Octave. Короткий сценарій MATLAB нижче демонструє, як можна обчислити повний потік навколо циліндра для задачі динаміки обчислювальної рідини(CFD) за допомогою функцій m-script FEATool. Зокрема, звичайні рівняння з частинними похідними(РЧП) чи математичні вирази можна просто ввести і працювати з ними як із символьними виразами, без необхідності додаткової компіляції чи написання власних функцій. % Генерація сітки та геометрії. fea.sdim = { 'x' 'y' }; fea.geom.objects = { gobj_rectangle( 0, 2.2, 0, 0.41, 'R1' ), ... gobj_circle( [0.2 0.2], 0.05, 'C1' ) }; fea = geom_apply_formula( fea, 'R1-C1' ); fea.grid = gridgen( fea, 'hmax', 0.02 );
% Постановка задачі % (Нестиснуте рівняння Нав'є Стокса в режимі мультифізики). fea = addphys( fea, @navierstokes );
% Вказуємо в'язкість рідини (Густина має значення за замовчуванням 1). fea.phys.ns.eqn.coef{2,end} = { 0.001 };
% Граничні умови % (не вказані межі за замовчуванням встановлюються як нековзкі стіни і нульовою швидкістю).
% Притік (гранична умова 2 типу) на границі 4. fea.phys.ns.bdr.sel(4) = 2;
% Відтік (гранична умова 3 типу, нульовий тиск) на границі 2. fea.phys.ns.bdr.sel(2) = 3;
% Параболічний притік вираз для швидкісті по x. fea.phys.ns.bdr.coef{2,end}{1,4} = '4*0.3*y*(0.41-y)/0.41^2';
% Перевірити, зчитати, розв'язати fea = parsephys( fea ); fea = parseprob( fea ); fea.sol.u = solvestat( fea );
% Альтернативний розв'язок за допомогою OpenFOAM % fea.sol.u = openfoam( fea );
% Обробка результатів та візуалізація. postplot( fea, 'surfexpr', 'sqrt(u^2+v^2)', ... 'arrowexpr', {'u' 'v'} )
p_cyl_front = evalexpr( 'p', [0.15; 0.2], fea ); p_cyl_back = evalexpr( 'p', [0.25; 0.2], fea ); delta_p_computed = p_cyl_front - p_cyl_back delta_p_reference = 0.117520
Зовнішнє моделювання програмних інтерфейсів FEATool Multiphysics також має вбудовану можливість інтегрувати коди інших систем моделювання, таким чином можна підключити зовнішні сіточні генератори DistMesh, Gmsh і PSLG(трикутниками), а також спеціальні розв'язувачі CFD, такі як OpenFOAM, і FEM solver FEniCS, що дозволяє використовувати високопродуктивні паралельні обчислення та мультифізичні симуляції, які слід налаштувати та виконувати безпосередньо в MATLAB та Octave .
Інші особливості
Повністю інтегрований і простий у використанні графічний інтерфейс. Багатоплатформеність, MATLAB та Octave сумісності, включаючи інші набори інструментів. Великий вибір МСЕ у вигляді функцій бібліотеки (лінійний та високий порядок відповідає P1-P5, а також дискректизації МСЕ). 15 заздалегідь визначених рівнянь та режимів мультифізики в 1D, 2D картезіанських та циліндричних координатах, а також повний 3D. Підтримка користувальницьких рівнянь з частинними похідними. Імпорт, експорт та перетворення сіткок та геометрій між OpenFOAM, Dolfin / FEniCS XML, GiD, Gmsh, GMV , PSLG(трикутниками) та звичайними форматами сітки в ASCII.
Дивись також
Мультифізика Метод скінченних елементів CAE
Посилання
Зовнішні посилання та ресурси
FEATool Multiphysics website FEATool Multiphysics quick start guide FEATool Multiphysics online documentation FEATool MATLAB FEM function reference FEATool Multiphysics technical articles and tutorials