多物理场仿真

在计算建模中，多物理场仿真（通常简称为多物理场）被定义为同时模拟一个或多个物理系统的不同方面以及它们之间的相互作用。例如，同时模拟物体上的物理应力、物体的温度分布以及导致应力和温度分布变化的热膨胀将被视为多物理场模拟。多物理场仿真与多尺度仿真有关，多尺度仿真是指在多个时间或距离尺度上对单一过程的同时仿真。作为一个跨学科领域，多物理场仿真可以跨越许多科学和工程学科。仿真方法经常包括数值分析、偏微分方程和张量分析。

多物理场仿真的实施遵循一系列典型的步骤。确定要模拟的系统的各个方面，包括物理过程、起始条件以及这些过程之间的耦合或边界条件。建立系统的离散数学模型。对模型进行数值求解。处理所得数据。数学模型多物理模拟中使用的数学模型通常是一组耦合方程。这些方程根据其性质和预期作用可以分为三类：治理方程、辅助方程和边界/初始条件。治理方程描述了一个主要的物理机制或过程。多物理场模拟是用离散化方法实现的，如有限元法、有限差分法或有限体积法。

一般来说，多物理场仿真比单个物理过程的仿真要难得多。主要的额外问题是如何整合过程的多个方面，并适当处理它们之间的相互作用。当不同类型的数值方法用于单个物理方面的仿真时，这种问题就变得相当困难。例如，当用典型的欧拉有限体积法模拟流动和拉格朗日有限元法模拟结构动力学的流体-结构互动问题。