En el modelado computacional , la simulación multifísica (a menudo abreviada simplemente como "multifísica") se define como la simulación simultánea de diferentes aspectos de un sistema físico o sistemas y las interacciones entre ellos. [1] Por ejemplo, la simulación simultánea de la tensión física en un objeto, la distribución de temperatura del objeto y la expansión térmica que conduce a la variación de las distribuciones de tensión y temperatura se consideraría una simulación multifísica. [2] La simulación multifísica está relacionada con la simulación multiescala, que es la simulación simultánea de un solo proceso en múltiples escalas de tiempo o distancia. [3]
Como campo interdisciplinario , la simulación multifísica puede abarcar muchas disciplinas científicas y de ingeniería. Los métodos de simulación incluyen con frecuencia análisis numérico , ecuaciones diferenciales parciales y análisis tensorial . [4]
La implementación de una simulación multifísica sigue una serie típica de pasos: [1]
Los modelos matemáticos utilizados en simulaciones multifísicas son generalmente un conjunto de ecuaciones acopladas. Las ecuaciones se pueden dividir en tres categorías según su naturaleza y función prevista: ecuación rectora , ecuaciones auxiliares y condiciones iniciales/de contorno . Una ecuación rectora describe un mecanismo o proceso físico importante. Las simulaciones multifísicas se implementan numéricamente con métodos de discretización como el método de elementos finitos , el método de diferencias finitas o el método de volúmenes finitos . [5]
En términos generales, la simulación multifísica es mucho más difícil que la de los aspectos individuales de los procesos físicos. El principal problema adicional es cómo integrar los múltiples aspectos de los procesos con el manejo adecuado de las interacciones entre ellos. Este problema se vuelve bastante difícil cuando se utilizan diferentes tipos de métodos numéricos para las simulaciones de aspectos físicos individuales. Por ejemplo, cuando se simula un problema de interacción fluido-estructura con el método típico de volumen finito euleriano para el flujo y el método de elementos finitos lagrangianos para la dinámica de estructuras.