gesponsertMultiphysik Schneller simulieren dank GPU-Turbo

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Comsol Multiphysics GmbH

Die Welt ist multiphysikalisch – daher müssen auch Simulationen vielfältige Wechselwirkungen betrachten. Comsol bietet mit seiner Software dafür eine Lösung. Was die aktuelle Version von Comsol Multiphysics leistet, lesen Sie hier.

Sie ist ein mächtiges Werkzeug: Multiphysikalische Simulation spielt eine zentrale Rolle im modernen Produktentstehungsprozess. Sie ermöglicht es, ein umfassendes und realistisches Verständnis davon zu gewinnen, wie ein Produkt unter realen Bedingungen funktionieren wird. Mit seiner Software Comsol Multiphysics unterstützt das Unternehmen seit über 30 Jahren dabei, komplexe Wechselwirkungen unterschiedlicher physikalischer Phänomene früh zu erkennen.

Zum Jahresende stellt das Unternehmen traditionell die neue Version vor: Comsol Multiphysics 6.4 bietet neue Features, erhebliche Leistungsverbesserungen und erweiterte Möglichkeiten für die Multiphysik-Modellierung und die Entwicklung von Simulations-Apps. Die aktuelle Version umfasst eine stark verbesserte Löser-Leistung durch den neuen Nvidia CUDA Direct Sparse Solver (cuDSS) für Nvidia AI-Infrastruktur, das neue Granular Flow Module sowie ein neues Framework für zeitexplizite Dynamikanalysen.

Large Language Models steigern die Produktivität in der Simulation

Zusätzlich zu diesen wesentlichen Updates wurden die Workflows für Geometrie, Vernetzen und Visualisierung in Comsol Multiphysics verbessert. Die Produktivität wird durch optionale KI-unterstützte Simulationen basierend auf Large Language Models weiter gesteigert. Über das Chatbot-Fenster können nun Verbindungen zu GPT-5, Deep Seek, Google Gemini, Anthropic Claude und anderen OpenAI-API-kompatiblen Modellen hergestellt werden. Dadurch ist eine interaktive, modellbezogene Hilfestellung für den Anwender möglich, die die Comsol-Dokumentation mit Informationen aus der aktiven Simulation kombiniert.

„Mit jeder neuen Version von Comsol Multiphysics verfolgen wir das Ziel, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und es einfacher zu machen, schnellere und genauere Modellierungs- und Simulationsergebnisse zu erzielen“, erklärte Bjorn Sjodin, Senior Vice President of Product Management bei Comsol. „Mit der zusätzlichen Unterstützung für GPU-basierte Löser, dem neuen Granular Flow Module und expliziten Funktionen für die Strukturdynamik freuen wir uns darauf zu sehen, wie die Anwender die Plattform nutzen werden, um Produktdesigns zu verbessern und Innovationen voranzutreiben. Besonders gespannt bin ich darauf, wie sich die GPU-Beschleunigung auf kompilierte Simulations-Apps auswirken wird.“

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Schnellere Simulationen mit GPU- beschleunigten Lösern

Comsol Multiphysics Version 6.4 führt die GPU-Beschleunigung für direkte Löser ein und erweitert die Multi-GPU-Fähigkeiten für Akustiksimulationen. Mit diesem Update macht Comsol einen bedeutenden Schritt in seinen kontinuierlichen Bemühungen, die Leistung und Skalierbarkeit der Löser zu verbessern.

cuDSS, ein GPU-beschleunigter Direct Sparse Solver, der für hybride CPU-GPU-Berechnungen optimiert ist, unterstützt alle aktuellen Nvidia-GPUs. Je nach Hardware und Modelleigenschaften kann cuDSS im Vergleich zu CPU-basierten direkten Lösern eine erhebliche Geschwindigkeitssteigerung erzielen. Die GPU-Beschleunigung ist sowohl für Einzelphysik- als auch für Multiphysik-Simulationen von Vorteil, insbesondere in Fällen, in denen die Robustheit des Lösers wichtig ist. In Benchmarks wurden bei einigen Multiphysik-Simulationen Geschwindigkeitssteigerungen um das Fünffache oder mehr erzielt.

„Die Integration von cuDSS in Comsol Multiphysics stellt einen entscheidenden Schritt dar, um beschleunigtes Rechnen in den Mittelpunkt der technischen Simulation zu rücken“, erklärte Tim Costa, General Manager of Industrial Engineering bei Nvidia. „Ingenieure können nun einen größeren Designraum mit höherer Genauigkeit erkunden und damit die Art und Weise neu gestalten, wie Branchen die Produkte entwerfen, validieren und optimieren, die unsere Welt antreiben.“ Die beschleunigte GPU-Formulierung für transiente Druckakustiksimulationen kann darüber hinaus nun auf mehreren GPUs auf demselben Rechner oder sogar auf einem GPU-Cluster ausgeführt werden. Dies reduziert die Rechenzeit für größere Modelle erheblich.

Simulation der Bewegung und Interaktion fester Partikel in Massenprozessen

Das Granular Flow Module, ein neues Add-On auf Basis der Methode der diskreten Elemente (DEM), ermöglicht Ingenieuren und Forschern die Modellierung granularer Prozesse wie Trichterentleerung, Silolagerung, Rutschentransport, Pulververteilung und Mischen. Es findet in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, darunter in der pharmazeutischen Industrie, der chemischen Verarbeitung, der Landwirtschaft, dem Bergbau und der additiven Fertigung.

Das Modul erfasst Effekte auf Partikelebene wie Kollisionen, Adhäsion und Rotationswiderstand und steuert Korneigenschaften, Freisetzungsbedingungen sowie Wandwechselwirkungen im Detail. Dadurch unterstützt es Anwender bei der Bewertung von Strömungsgleichmäßigkeit, Packungsdichte, Mischeffizienz und Wandspannungen. So werden Probleme wie etwa ungleichmäßige Strömungen aufgedeckt, was zu einer besseren Prozessentwicklung und -optimierung beiträgt.

Neue Modellierungsmöglichkeiten für zeitexplizite Dynamikanalysen

Mit Version 6.4 wird außerdem ein neues Framework für zeitexplizite Dynamikanalysen eingeführt, das eine
effiziente Simulation schneller, transienter und hochgradig nichtlinearer Ereignisse wie Stöße, Quetschungen und die Ausbreitung elastischer Wellen ermöglicht. Die explizite Formulierung unterstützt eine Vielzahl nichtlinearer Strukturmaterialien, darunter hyperelastische, plastische, viskoplastische und Kriechmodelle. Zudem kann sie mit dynamischen Bruchsimulationen kombiniert werden. Eine neue Funktionalität erkennt und definiert automatisch die Kontaktbedingungen
zwischen interagierenden Teilen, um die Modelleinrichtung für komplexe mechanische Baugruppen zu optimieren.

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