Simulations-Software Comsol Multiphysics treibt CERN-Berechnungen an

Redakteur: Luca Meister

>> Das CERN betreibt das weltweit führende Forschungslabor für Teilchenphysik und arbeitet seit neuem mit mehreren Netzwerklizenzen von «Comsol Multiphysics» sowie einer Reihe an Zusatzmodulen. Durch diese Lizenzvereinbarung steht die Software allen Ingenieuren und Forschern des CERN zur Verfügung. Simulationen physikalisch basierter Systeme in Forschung, Systemauslegung und Entwicklung können so unter realistischen Bedingungen durchgeführt werden.

Firmen zum Thema

Das «Particle Tracing Module» von Comsol Multiphysics wird beim CERN eingesetzt. (Bild: Comsol)
Das «Particle Tracing Module» von Comsol Multiphysics wird beim CERN eingesetzt. (Bild: Comsol)

mei. Am CERN wächst das Interesse an «Comsol Multiphysics». Die 2007 installierte Einzellizenz trug Früchte und weckte das Interesse anderer Mitarbeiter; kurz danach wurden weitere Einzellizenzen angeschafft. Mittlerweile kommen Diplomanden und Forscher, die bereits an ihren Universitäten mit Comsol-Produkten gearbeitet haben, für ihre Forschungsstudien an das CERN. Die gestiegene Zahl an Anfragen dieser Experten und anderer CERN-Forscher hat das Komitee zur Auswahl einer Engineering-Software veranlasst. Es wurden mehrere Netzwerklizenzen bezogen, die einen erweiterten Zugriff auf das Werkzeug ermöglichen. «Comsol hat das Potenzial, eines der wichtigen Werkzeuge für Engineering-Anwendungen am CERN zu werden», erläutert Pierre Bähler, Manager CAD/CAE Support Team am CERN.

Standardgleichungen modifiziert

«Einer der Aspekte, die Comsol attraktiv machen, ist die Flexibilität», erklärt Bernardo Bordini, ein Forscher, der die Software zuvor bereits am «Fermilab» in Chicago eingesetzt hatte und der erste Comsol-Anwender am CERN war. «Am CERN beschäftigen wir uns mit sehr unkonventionellen Problemen. So nutzen wir z. B. in meiner Studie über magneto-thermische Stabilität von Supraleitern die Maxwell-Gleichungen in einem stark nichtlinearen Bereich. Deshalb müssen wir die Standardgleichungen modifizieren, was Comsol Multiphysics ermöglicht. Darüber hinaus verlassen wir uns auf die multiphysikalischen Eigenschaften der Software. Bei einigen unserer Systeme leiten wir beispielsweise Ströme aus Bereichen mit Raumtemperatur in eine Tieftemperaturumgebung. Dabei müssen wir das Zusammenspiel zwischen Wärmeübertragung, Strukturdynamik und elektromagnetischen Effekten genau untersuchen. Es ist schwierig, eine andere Software zu finden, die dazu in der Lage ist.»

Tieftemperaturkühlsystem des Large Hadron Collider ausgelegt

Von den multiphysikalischen Eigenschaften profitiert auch Rob Veenhof, Gruppenleiter der Simulationsgruppe «RD51» (ein internationales Konsortium von 73 Universitäten und Forschungslaboratorien aus 25 Ländern), bei der Untersuchung von Gasdetektoren. Neben den Forschungen führt die Gruppe weltweit Kurse durch, bei denen Promovierende und Promovierte an Simulationswerkzeuge herangeführt werden. Ein solcher Kurs wurde vor kurzem am CERN durchgeführt. «Comsol ist eines der Finite-Elemente-Pakete, die wir zur Bestimmung von Feldern einsetzen, die anschliessend als Eingangsgrössen in unserem «Garfield»-Simulator verwendet werden. Weiter vereinfacht die Software die Untersuchung der «Streamer»-Entstehung erheblich. Wir arbeiten hier mit einigen Differenzialgleichungen, die wir direkt eingeben», erklärt Veenhof und fügt hinzu, dass die Gruppe ausserdem Schäden durch Gasentladungen in den Detektoren untersucht. Er freut sich daher auf den Einsatz des Plasma-Moduls von Comsol, auf das er nun durch die neue Lizenzvereinbarung Zugriff hat.

(ID:30967300)