Модуль оптимизации, дополнение к COMSOL Multiphysics®, предоставляет инструменты для оптимизации параметров, формы и топологии, а также оценки параметров. Его можно использовать вместе с другими модулями из набора продуктов COMSOL для оптимизации устройств и процессов, связанных с такими явлениями, как электромагномет, структурная механика, акустика, поток жидкости, теплопередача и многое другое. Геометрические размеры могут быть оптимизированы при сочетании модуля оптимизации с модулем импорта САПР, модулем проектирования или любым из продуктов LiveLink™ для САПР.
Начиная с объективной функции для улучшения и набора переменных проектирования для изменения, наряду с дополнительным набором ограничений, программное обеспечение будет искать оптимальный дизайн. Любые входные данные в модель - будь то геометрические размеры, формы деталей, свойства материала или распределение материала - могут рассматриваться как переменные проектирования, а любой вывод модели может быть использован в качестве целевой функции, которая затем сводится к минимуму или максимизируется.

Оптимизация параметров
Для настройки оптимизации параметров в COMSOL Multiphysics® необходимо добавить только исследование оптимизации общего назначения. Связанное окно настроек предлагает пользователю добавить целевую функцию, управляющие переменные и параметры, а также ограничения. Параметры, используемые для оптимизации параметров, могут быть такими же, как и для настройки модели, например, размеры геометрии, свойства материала или граничные нагрузки. В то время как параметрическая развертка обеспечит обзор пространства параметров проектирования, оптимизация параметров предоставит оптимальные параметры и значения целевой функции.
При запуске оптимизации параметров с параметрами, определяющими размеры геометрии, требуется перемеширование при каждой итерации — процесс, который является полностью автоматическим с помощью модуля оптимизации. Оптимальным решением всегда является настоящая часть САПР, которую можно немедленно экспортировать в стандартные форматы САПР. Для этой функции требуется модуль импорта САПР, модуль проектирования или один из продуктов LiveLink™ для САПР.

Оптимизация Формы
В качестве альтернативы изменению набора параметров САПР можно использовать встроенные функции для оптимизации формы, чтобы позволить геометрии более или менее свободно деформироваться. Этот подход обеспечивает большую свободу и иногда может дать даже лучшие результаты, чем оптимизация параметров. Доступен набор специализированных пользовательских интерфейсов для легкого определения допустимых деформаций границ в 2D или 3D модели. Кроме того, доступна специализированная функция оптимизации формы оболочки, а также тип исследования оптимизации формы для управления решателями.
Инструменты, используемые для оптимизации формы в твердых телах, основаны на методах, которые деформируют сетку контролируемым образом, где перемеширование не требуется. Оптимальная геометрия доступна в формате граненой поверхностной сетки, таком как STL, 3MF или PLY. Затем эту геометрию можно повторно использовать в отдельном анализе в COMSOL Multiphysics® или экспортировать для использования в другом программном обеспечении.

Оценка Параметров
Модель настолько точна, насколько точна, насколько она входная, но может быть трудно получить точные параметры материала от поставщиков. Для учета нелинейности, возможно, потребуется проведение экспериментов. Тем не менее, может быть сложно разработать эксперименты, из которых желаемые параметры могут быть извлечены с помощью аналитических методов.
Решением этих проблем является использование функциональности оценки параметров модуля оптимизации для поиска набора параметров модели, которая минимизирует отклонение между физическим и смоделированным экспериментом. В дополнение к интерфейсу для общей оценки параметров, доступен специализированный пользовательский интерфейс для подгонки кривой для подгонки кривой (представленной выражением модели) к зависимым от времени данным.
Метод оценки параметров основан на подгонке наименьших квадратов и может использоваться, когда эталонные данные - это функция времени или один параметр. Во многих случаях будет предоставлена оценка дисперсии и достоверности предполагаемых параметров.

Оптимизация Топологии
Оптимизация топологии представляет собой еще большую свободу в вариации геометрии, чем оптимизация как параметров, так и формы. Этот подход позволяет удалять и добавлять материал в процессе оптимизации, что позволяет создавать отверстия в геометрии, которые изначально не присутствовали в дизайне. Этот метод, как правило, приводит к органическому дизайну, что делает его популярным методом для легкого веса. Для оптимизации топологии доступны специальный пользовательский интерфейс и исследование.
Крайняя свобода дизайна, связанная с оптимизацией топологии, может привести к конструкциям, которые не могут быть изготовлены обычными методами. Поэтому обычно вводят производственные ограничения, так как это позволяет производить оптимизированную конструкцию с использованием, например, экструзии или фрезерования.
Как и при оптимизации формы, перемешивка не требуется для оптимизации топологии. Оптимальный и сглаженный дизайн доступен в форматах файлов STL, 3MF или PLY для дальнейшего использования в другой программе или для анализа проверки в COMSOL Multiphysics®.