SOLUTION ソリューション
COMSOL Multiphysics® マルチフィジックスシミュレーションソフトウェア
概要
COMSOL Multiphysics®は、COMSOL AB社（スウェーデン）によって開発された、構造力学、流体力学、電磁気、伝熱、対流・拡散、音響、化学反応など多岐に渡る現象を有限要素法により解析するシミュレーションソフトウェアです。
形状作成、材料設定、計算条件の設定、メッシャー、ソルバ、可視化／ポスト処理などのモデリングとシミュレーション実行に必要な機能を全て備えており、幅広い物理現象の組み合わせに対応した連成解析を、容易に、かつ迅速に行うことが可能です。
当社では、エンジニアリングにおける課題に対して、その解決手段をいち早く提供することにより、お客さまの価値創出に貢献します。そのためのコアテクノロジーとしてCOMSOL Multiphysicsを採用し、導入コンサルティング、受託解析、モデル開発などの総合的なサービスを提供しております。
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特徴
1. 多岐にわたる物理現象を解析可能なマルチフィジックスシミュレーションソフトウェア
COMSOL Multiphysicsには流体、構造、電磁気、伝熱、対流・拡散、音響、化学反応などの解析機能が実装されており、多岐にわたる物理現象を解析することができます。
また、COMSOL Multiphysicsには任意の偏微分方程式を設定できる機能があります。これにより、COMSOL Multiphysicsにあらかじめ用意されていない偏微分方程式を独自に定義し、お客さまが解きたい問題に適用することができます。
2. “柔軟”かつ“手軽”にマルチフィジックス解析を実施可能
COMSOL Multiphysicsによるマルチフィジックスシミュレーションの最大の強みは、複数の物理現象をGUI上で任意に組み合わせた上で、形状モデル作成、計算条件設定、ソルバ選択、計算投入からポスト処理までの流れを1つのソフトウェアでシームレスに実行することが可能なことです。
あらゆる物理現象の組み合わせに対応出来るため、実工学現象に即した高精度のモデリング／シミュレーションが可能であり、業界随一の高機能性を誇っております。
3. 各種応用分野に対応したアドオンモジュール
アドオンモジュールはコアモジュール（本体）の機能を強化し、電磁気系(AC/DC、RF、波動光学、光線光学、プラズマ、半導体)、構造力学＆音響系(構造力学、 非線形構造材料、複合材料、ジオメカニクス、疲労解析、ローターダイナミクス、マルチボディダイナミクス、MEMS、音響)、流体流れ＆伝熱系(CFD、ミキサー、ポリマー流れ、マイクロフルイディクス、多孔質材料流れ、地下水流、パイプ流れ、分子流、金属プロセス、伝熱)、化学工学系(化学反応工学、バッテリデザイン、 燃料電池＆電解槽、電気めっき、腐食解析、電気化学)といった各専門分野に特化した物理モデルを実装しており、先進的なモジュールと標準搭載物理モデルを駆使した高度なモデリング／シミュレーションを実現します。
詳細については、以下のCOMSOL社のWebサイトをご確認下さい。
https://www.comsol.jp/products
当社のWebサイトとCOMSOL社のWebサイトの内容が異なる場合は、後者を正とします。
また、モデリング環境を拡張するLivelink™シリーズは、COMSOL Multiphysicsと外部汎用CADやMATLAB®、EXCEL®との双方向同期通信をとるインターフェースであり、これらを活用することによってモデリングをより効率的に実施することが可能となります。
* COMSOL、COMSOL Multiphysics、COMSOL Desktop、およびLivelinkは、COMSOL AB社の商標です。
* COMSOL社製品の総輸入販売元は計測エンジニアリングシステム株式会社です。
機能詳細
COMSOL Multiphysics®は、基本機能を実装した基本モジュールと、専門機能に特化したアドオンモジュールが準備されております。また、アドオンモジュールの中にも、専門分野の解析機能に特化したものと、最適化などの汎用モジュールやインターフェースモジュールであるLiveLink™機能が存在します。
詳細については、以下のCOMSOL社のWebサイトをご確認下さい。
以下、概要を紹介しますが、当社のWebサイトとCOMSOL社のWebサイトの内容が異なる場合は、後者を正とします。
基本機能 (基本モジュール)
1. 統合GUI環境 COMSOL Desktop®
COMSOL Desktopは、形状モデル作成、計算条件の設定、メッシュ作成、計算の実行、結果処理までの一連のプロセスを実行するためのユーザーフレンドリーな対話型統合GUI環境です。
（1）CAD作成
一般的なブロックや球などのCAD作成に加え、押し出し、回転やスイープなどの充実した形状作成機能を有しており、様々な形状を作成することが可能です。また、複雑形状に関しては、CADインポートモジュールやLiveLink機能との組み合わせにより、CADデータのインポートや同期が可能となります。
インポートおよび同期に対応可能なCADフォーマット一覧はこちら
https://www.comsol.jp/products/specifications/cad
（2）メッシュ生成機能
4面体、6面体メッシュに対応しており、複雑形状に対しても自動的にメッシュ生成（4面体）が可能です。エッジ、表面のメッシュサイズの指定やスイープメッシュを用いて個々の領域に応じた最適なメッシュサイズ制御を行うことができます。また、外部ソフトウェアで作成したメッシュの読み込みも可能であり、NASTRANフォーマットの入出力に対応しております。
（3）結果処理
ベクトル、断面、表面、ボリューム、流線などの描画機能および履歴データや線プロット、テーブルプロットなどのグラフ機能が充実しており、様々な方法で計算結果を可視化することができます。また、物理量の積分値、平均値、最大値、最小値などの計算処理も容易に可能です。
2. 解析機能
電磁場、構造・音響、流体、伝熱および化学種輸送といった幅広い分野の解析を行うことができます。また、線形／非線形解析、定常解析／非定常解析／固有周波数解析／周波数領域などの各種解析方法を選択できるのと同時に、解析手法（直接法／反復法）の選択も可能といった柔軟性を持ち合わせています。コアソルバが一般的な偏微分方程式系に対応しているため、PDE機能を用いることによって分野を問わず物理現象全般に対してシミュレーションを実行することが可能です。
オプション機能（アドオンモジュール）
アドオンモジュールは基本モジュール（本体）に対し、各専門分野に特化した物理モデルや汎用解析機能、外部ソフトウェアと連携するためのインターフェースを追加します。解析内容に応じてアドオンモジュールを追加することによって、他のシミュレーションソフトウエアでは連成できなかった、または連成が困難だった複数の物理現象を含むマルチフィジックスシミュレーションを効率よく実行できるようになります。
・COMSOL Multiphysicsの製品概要はこちら
https://www.comsol.jp/products/
・COMSOL Multiphysicsの製品仕様一覧はこちら
https://www.comsol.jp/products/specifications/
1. 専門分野に特化した物理モデルを実装
電磁気系(AC/DC、RF、波動光学、光線光学、プラズマ、半導体)、構造力学＆音響系(構造力学、 非線形構造材料、複合材料、ジオメカニクス、疲労解析、ローターダイナミクス、マルチボディダイナミクス、MEMS、音響)、流体流れ＆伝熱系(CFD、ミキサー、ポリマー流れ、マイクロフルイディクス、多孔質材料流れ、地下水流、パイプ流れ、分子流、金属プロセス、伝熱)、化学工学系(化学反応工学、バッテリデザイン、 燃料電池＆電解槽、電気めっき、腐食解析、電気化学)といった各専門分野に特化した物理モデルを実装しており、先進的なモジュールと標準搭載物理モデルを駆使した高度なモデリング／シミュレーションを実現します。
詳細については、以下のCOMSOL社のWebサイトをご確認下さい。
https://www.comsol.jp/products
当社のWebサイトとCOMSOL社のWebサイトの内容が異なる場合は、後者を正とします。
2. 最適化／材料データベース／粒子軌道計算
トポロジー最適化やインバースモデリングなどの最適化機能、流体や電磁場中における粒子の軌道計算機能を追加することが可能です。また、材料ライブラリの導入によって、半導体・光学材料・断熱材・鋼材・金属合金など数千種類の材料物性データを追加できます。
3. 各種ソフトウェアとの同期インターフェース (LiveLinkシリーズ)
COMSOL Multiphysicsと外部汎用CADやMATLAB®、Excel®との双方向同期通信をとるインターフェースツールです。形状作成の効率化やコマンドラインプログラミング環境を提供します。 特にMATLABとの親和性の高さは業界随一であり、あらゆるCOMSOL MultiphysicsのデータをMATLABでハンドリングすることができます。
* MATRABはThe MathWorks, Incの登録商標です。
推奨環境
推奨される動作環境につきましては、以下のCOMSOL社のWebサイトをご確認下さい。
https://www.comsol.jp/system-requirements
ライセンス形態
ライセンス形態については、以下のCOMSOL社のWebサイトをご確認下さい。
適用事例
適用事例
当社では、様々な専門分野においてCOMSOL Multiphysics®を用いた受託解析やモデル開発を行っております。本ページでは、これまで開発したモデル事例の一部として、メタネーション反応器やリチウムイオン二次電池、電気めっきや加熱制御にCOMSOL Multiphysicsを適用した事例を紹介します。
適用事例（1）：メタネーション反応器のシミュレーション
カーボンニュートラルの実現に向けた技術として、CO2とH2からメタンを合成するメタネーションが注目を集めています。メタネーション工程の高効率化に向けては、リアクタ内の温度の適切な制御が必要です。この事例では、COMSOL Multiphysicsを用いてメタネーション反応器を模擬した流体・伝熱・化学反応の連成解析モデルを作成し、その高効率化に向けた適切な運転条件を検討した事例を紹介します。
適用事例（2）：リチウムイオン二次電池シミュレーション
リチウムイオン二次電池は民生用機器に幅広く利用されており、今後は車載用・大規模蓄電用として性能向上、安全性とコスト低減が求められています。この事例では、COMSOL Multiphysicsを用いたリチウムイオン二次電池内の電気化学反応、物質輸送、熱伝達の連成モデルの適用による、（1）実サイズのラミネート型セルの性能解析、（2） 組電池の不良セルの影響解析の2例を紹介します。
適用事例（3）：電気めっき解析による膜厚分布予測
COMSOL Multiphysicsを電気めっき解析に適用した解析事例を紹介します。この事例では、（1）フロントグリルのめっき膜厚分布予測、（2）基板めっきにおけるパターン率の適用、（3）変形メッシュを用いた非定常めっき膜成長シミュレーション、の3例を紹介します。尚、（2）では、基板上の配線パターンを近似化するパターン率自動算出ソフトについても紹介します。
適用事例（4）：金型加熱の制御シミュレーション
COMSOL MultiphysicsはMATLAB®/Simulink®との親和性が高く、Simulinkのブロック線図によって作成された制御モデルの一部をCOMSOL Multiphysicsの物理シミュレーションに置き換えることによって、より現実に近い制御シミュレーションが可能となります。この事例では、圧縮成型時の金型加熱において、温度均一化を目的とした制御シミュレーションについて紹介します。
その他事例
1) COMSOL社事例
COMSOL社が作成した解析モデル集であるアプリケーションギャラリーはこちら
https://www.comsol.jp/models/2) ユーザー事例
COMSOL Multiphysicsユーザーの成功事例はこちら
https://www.comsol.jp/stories/3) プレゼンテーション資料
COMSOL Conferenceにて発表された資料はこちら
https://www.comsol.jp/papers-presentations/
* SimulinkはThe MathWorks, Incの登録商標です。
サービス
コンサルティングサービス
1. 導入コンサルティング
COMSOL Multiphysics®が得意とするマルチフィジックスシミュレーションは、一般的には複雑な現象が絡み合っており、要求するアウトプットと計算コストを両立してモデル化することは経験を要する作業となります。また、実際に構築したモデルも、いざ計算すると上手く収束しないなど、問題によっては数値計算に関する高度な知識が必要となります。さらに、これらの課題が解決したとしても、実測と計算結果が一致しないことや、使用するモデルの設定方法が難しいなど運用面での課題もあり、マルチフィジックスシミュレーションを本当の意味で活用するためには、様々な壁が存在します。
当社は、様々な分野において数多くのコンサルティング実績・経験を積み重ねてきており、お客さまのニーズに合わせた“活用できる”マルチフィジックスシミュレーションを専門スタッフが導入いたします。
2. 受託解析
COMSOL Multiphysicsを用いた解析モデルの作成から解析の実行、解析結果の処理までの一連のプロセスを実施いたします。また、お客さまのご要望に応じて解析結果の分析を実施し、解析報告書として納品いたします。
納品物：ご要望に応じて下記のようなデータを納品いたします
・解析報告書
・解析モデル概要
・解析結果図
・解析結果分析内容
・解析結果の数値データ
・アニメーション
・解析モデル（COMSOL MultiphysicsのMPHファイル）
主要な実施例
・リチウムイオン二次電池の電解質内輸送解析
・地下水流による物質移行解析
・3次元大規模電気めっき解析によるめっき槽の最適化
・すきま腐食解析
・多孔質触媒を用いたメタネーション反応解析
・気体の分離・回収・吸着解析
・電解セル解析
3. モデル開発
COMSOL Multiphysicsの基本モジュール、アドオンモジュールに実装された物理インターフェースや解析ソルバを組み合わせ、お客さまの問題に応じて適切なモデルを構築いたします。また、お客さまの要望するアウトプットを実現するモデルがCOMSOL Multiphysicsに実装された物理インターフェースでは構築できない場合、公知文献等の調査をふまえて物理モデルを提案し、PDE機能を用いて方程式ベースでモデル構築をいたします。さらに、公知文献にない物理モデルの構築も承っております。
納品物：ご要望に応じて下記のようなデータを納品いたします
・解析モデル構築手順書
・解析モデル概要
・解析実施方法
・解析モデル（COMSOL MultiphysicsのMPHファイル）
SERVICE MENU
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数値解析
