COMSOL Multiphysics的历史 — 基于PDE的多物理场CAE

COMSOL的历史始于1986年在瑞典斯德哥尔摩。创始人Svante Littmarck和Farhad Saeidi建立了COMSOL AB公司。最初是以FEMLAB的名义，作为MathWorks公司MATLAB上的FEM工具箱而存在。

是的。2005年改名为COMSOL Multiphysics，并成为可以独立于MATLAB运行的独立软件。不过至今仍保留了与MATLAB的联动功能（LiveLink for MATLAB）。对于想要将MATLAB丰富的脚本环境与COMSOL的FEM求解器结合使用的研究人员来说，这是一个很有用的功能。

最大的独特性是可以在GUI上直接定义偏微分方程（PDE）。Ansys和Abaqus的设计方式是"结构分析""热分析""流体分析"等，预先定义好的物理模块供用户选择。而COMSOL则不同，用户可以改写支配方程本身，或者完全添加自定义的PDE。

比如，你想同时求解电化学反应、流体传输和热的耦合问题。传统的CAE软件可能没有电化学模块，或者即使有也耦合自由度有限。而COMSOL则可以直接输入Butler-Volmer方程（电化学反应速率方程）的弱形式，并与Navier-Stokes方程和能量方程完全耦合。所以在MEMS、生物、电化学、等离子体物理等不属于既有范畴的研究领域中，COMSOL拥有绝对的人气。

在COMSOL中，只需将多个物理模块（结构力学、传热、电磁场等）添加到模型树中，就会自动设置耦合条件。例如，同时添加"固体力学"和"传热"时，热应力耦合会自动生效。而其他软件通常需要创建子模型，通过文件交换分析结果，这样会花费很多时间。

这是个敏锐的问题。COMSOL的耦合是完全耦合（fully coupled）求解，默认自由度数会比较大。当模型超过100万个节点时，与Ansys和Abaqus相比，计算时间和内存消耗会处于劣势。所以在实际工程中，通常的工作流程是用COMSOL进行研究阶段的概念检验和小到中等规模的模型，然后在大规模分析阶段切换到其他求解器。

这是COMSOL的独特战略。使用Application Builder功能，可以将COMSOL的仿真模型转换为GUI应用。可以放置滑块和按钮，改变参数时仿真结果可以实时更新。

可以。部署到COMSOL Server后，就可以通过网络浏览器让没有COMSOL许可证的人使用这个应用。例如，CAE专家可以创建"电磁线圈最优设计工具"，然后分发给设计部门或销售部门。这是COMSOL倡导的仿真民主化的象征性功能。

粗略来说是这样的：

COMSOL是非上市的独立企业，创始人保持着经营权。这在CAE行业很罕见。在Ansys、MSC、ESI等相继被大型企业收购的同时，COMSOL坚持独立路线。今后预计会强化对云计算的应对、Application Builder的进一步进化，以及向数字孪生领域的拓展。独立性带来的快速技术革新将继续成为COMSOL的优势。

COMSOL提供30天的免费试用，学术许可也相对便宜。先从简单的多物理场模型开始试试比较好。亲身体验PDE的弱形式，也有助于深入理解FEM的本质。