ANSYS vs Comsol Multiphysics
Сегодня метод конечных элементов стал очень распространенным численным методом, который используется многими исследователями и инженерами для расчетов процессов и явлений, происходящих в нашем мире. Численное моделирование часто может заменить натурный эксперимент, когда последний недоступен вследствие отсутствия экспериментальной базы и средств для его проведения.
Метод конечных элементов реализован в большом числе программ (CAD/CAM продуктов, системах автоматизированного проектирования - САПР) отечественного и импортного производства. Это всемирноизвестные конечно-элементные комплексы ANSYS, ADINA, Abaqus, Comsol Multiphysics и другие. Многие из них хорошо зарекомендовали себя не только за рубежом, но и в России. Расчет методом конечных элементов многих процессов в таких программах проводится относительно просто, современные версии конечно-элеметных комплексов достаточно удобны для пользователей и легки в усвоении. Конечно, не все возможности могут быть реализованы в графическом интерфейсе. Для программирования пользовательских функций в этих программах существуют встроенные языки для написания своих программ, модулей и макросов.
Все эти программы для выполнения анализа методом конечных элементов имеют основную общую черту - в их основе лежит метод конечных элементов. Однако, все они имеют ряд особенностей и моделирование в каждом из них производится по своему определенному сценарию.
В этой статье приведем основные отличия между ANSYS и Comsol Multiphysics.
И ANSYS, и Comsol Multiphysics позволяют проводить расчеты методом конечных элементов многих процессов и явлений, а пользовательские модули и функции существенно расширяют их возможности. В ANSYS имеется свой встроенный язык программирования APDL (ANSYS Parametric Design language), а в Comsol Multiphysics можно программировать на языке, схожим с языком Matlab (это связано с тем, что ранее Comsol Multiphysics был интегрирован в Matlab и являлся его модулем Femlab). Изначально графический интерфейс Comsol Multiphysics был более дружелюбным, чем у ANSYS, однако сегодня по этим позициям пакеты схожи. Сегодня оба пакета позволяют решать широкий класс задач, в них заложены модули для решения различных связанных проблем, например, электрогидродинамика, термомеханика и т.п. В каждом из пакетов реализована возможность решения связанных упруго-гидродинамических краевых задач, вычислительная сетка может быть подвижной. Для моделирования последней используется ALE-формулировка.
Каждый из пакетов в базе имеет достаточно мощные CAD-редакторы, однако, в некоторых смыслах они не являются полноценными. Оба пакета работают с геометрическими объектами как с множествами.
Редакторы вычислительных сеток в обоих программах позволяют создавать треугольные и четырехугольные (в трехмерном случае тетраэдрические и гексаэдрические) сетки.
Основное отличие ANSYS и Comsol Multiphysics заключается в их концепции. Остановимся на этом вопросе подробнее. В Comsol Multiphysics всегда при использовании любого модуля ясно видно постановка задачи, то есть пользователю доступны и уравнения, описывающие процесс, и краевые условия в явном виде. В ANSYS, напротив, математическая постановка скрыта от пользователя за выбором элемента. Инженер не видит уравнений и краевых условий в том виде, в которых их привыкли видеть физики и математики. В ANSYS выбор элемента означает выбор уравнений, описывающих процесс. В Comsol Multiphysics выбор элемента ни к чему не обязывает, уравнения задаются отдельно при выборе модуля или заданием их коэффициентов и констант.
В целом, оба пакета являются мощными комплексами для выполнения расчетов методом конечных элементов. Каждый из них имеет свои недостатки и преимущества, тем не менее и у первого, и у второго есть свои пользователи, почитатели и противники.