软件介绍
Cadence MSC CoSim2026.1.1是一款面向多学科工程仿真的协同仿真工具，主要用于实现不同CAE求解器之间的数据交换、模型耦合和联合计算。
在实际工程设计中，单一物理场求解器往往无法完整描述复杂产品的工作状态。例如汽车行驶过程中可能同时涉及机械运动、流体作用、结构变形和热效应；航空结构可能同时受到气动载荷、结构振动和热载荷影响。针对这类多物理场、多学科耦合问题，MSC CoSim可以将不同类型的专业求解器连接起来，在统一的协同仿真环境中完成联合分析。
MSC CoSim主要用于组织Adams、Marc、MSC Nastran、scFLOW、Actran、scSTREAM等软件之间的协同计算，使多体动力学（MBD）、有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）、声学以及热分析等不同领域的计算模型能够进行数据交互。
在实际工程中，可以利用Adams与scFLOW进行车辆涉水、液体晃荡以及运动部件流体分析；利用MSC Nastran与scFLOW进行流固耦合和高速流动结构分析；利用Actran与scFLOW进行气动声学和排气系统噪声分析；还可以结合scSTREAM及结构求解器开展电子元件热机械耦合分析。
因此，MSC CoSim特别适合汽车、航空航天、机械制造、工业设备以及电子产品等需要进行多物理场联合分析的工程研发场景。
软件基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 软件名称 | Cadence MSC CoSim |
| 软件版本 | 2026.1.1 |
| 开发商 | Cadence / MSC |
| 软件类型 | 多学科协同仿真、联合仿真工具 |
| 软件平台 | Windows64位 |
| 软件位数 | 64bit |
| 界面语言 | 英文 |
| 主要用途 | 多求解器耦合、多物理场协同分析 |
| 系统要求 | Windows64-bit |
主要功能
多学科协同仿真
MSC CoSim主要面向Multidisciplinary Co-Simulation（多学科协同仿真）应用。
通过连接不同类型的CAE求解器，可以将机械、结构、流体、热以及声学等分析结合起来。
典型的协同仿真组合包括：
| 求解器 | 主要分析领域 |
|---|---|
| Adams | 多体动力学、机械系统运动 |
| Marc | 非线性有限元分析 |
| MSC Nastran | 结构有限元分析 |
| scFLOW | 计算流体力学CFD |
| Actran | 声学与振动噪声分析 |
| scSTREAM | 热流体及热分析 |
不同求解器可以分别负责自身擅长的物理场计算，再通过CoSim进行信息交换。
Adams与CFD协同仿真
Adams主要用于多体动力学分析，而scFLOW主要用于CFD流体分析。
MSC CoSim可以将二者连接起来，用于分析机械运动与流体之间的相互作用。
例如车辆通过水面障碍物时，车辆悬架会产生复杂的动态运动，同时水流会对车辆结构产生作用力。通过Adams与scFLOW联合计算，可以同时考虑：
- 车辆运动；
- 悬架动态响应；
- 水流作用；
- 流体载荷；
- 结构运动与流体之间的反馈。
这种方法比单独进行机构动力学分析能够更加全面地描述实际工况。
Adams与scFLOW翼面气动协同分析
在航空航天领域，可以使用Adams和scFLOW对具有运动部件的气动问题进行联合分析。
例如飞机机翼在襟翼展开过程中，结构和机构会发生运动，而襟翼运动又会改变周围流场。
协同仿真可以将：
机构运动 → 流场变化 → 气动力变化 → 机构响应
连接起来，用于分析襟翼运动过程中气动力特性的变化。
MSC Nastran与scFLOW流固耦合
MSC CoSim还可以用于结构有限元分析与CFD计算之间的数据交换。
例如螺旋桨在流体环境中旋转时，需要同时考虑：
- 螺旋桨结构响应；
- 流体压力；
- 螺旋桨运动；
- 自由液面；
- 空化现象；
- 流体与结构之间的相互作用。
通过MSC Nastran与scFLOW的联合计算，可以实现更加完整的流固耦合分析。
流固耦合分析
流固耦合（FSI）是多物理场仿真的重要应用之一。
在传统的单一物理场分析中，结构和流体通常被分开处理，而实际工程系统中的流体与结构往往会相互影响。
MSC CoSim能够在不同求解器之间传递相关计算数据，使流体载荷、结构响应以及边界变化能够参与后续计算。
典型应用包括：
- 机翼气动分析；
- 螺旋桨流固耦合；
- 汽车涉水分析；
- 储液罐晃荡；
- 流体冲击；
- 流体载荷作用下的结构响应。
复杂流体载荷与结构动态响应
MSC CoSim可以将流体计算结果与机械系统动态分析结合起来。
例如车辆经过水障碍物时，车轮、悬架和车身会产生动态响应，而水流会对车辆产生瞬态作用力。
通过Adams和scFLOW联合计算，可以研究：
- 悬架动态响应；
- 车轮运动；
- 流体阻力；
- 水流冲击；
- 车辆姿态变化；
- 瞬态流体载荷。
这种联合仿真方法可以用于汽车涉水性能以及复杂道路环境下的车辆动态性能研究。
Sloshing液体晃荡分析
液体晃荡（Sloshing）是储液罐、燃料箱以及运输容器设计中的重要问题。
当储液容器发生运动时，内部液体会随容器产生晃动，并进一步对容器壁产生动态压力。
MSC CoSim可以将Adams与scFLOW等求解器结合，用于分析：
容器运动 → 液体晃荡 → 动态压力 → 结构响应
通过这种方式，可以研究移动储液罐、车辆燃油箱以及其他液体容器在动态工况下的流体作用。
气动声学与排气系统分析
在汽车和航空航天领域，气流运动不仅会产生压力变化，还可能产生噪声。
MSC CoSim可以将流体分析与声学分析结合，例如使用scFLOW和Actran对汽车排气系统和消声器进行联合分析。
分析过程中可以研究：
- 排气气流；
- 流场变化；
- 压力波动；
- 声学传播；
- 排气噪声；
- 消声器性能。
这种协同仿真方法可以用于汽车排气系统的NVH研究以及气动声学性能优化。
超声速流动与振动结构耦合
在航空航天领域，高速气流可能导致结构产生复杂的气动载荷。
例如超声速气流经过振动板结构时，气流与结构之间会产生相互作用，并可能形成复杂的激波和振动响应。
MSC CoSim可以通过MSC Nastran与scFLOW等求解器建立联合计算环境，用于分析：
- 超声速流动；
- 激波结构；
- 振动板响应；
- 气动载荷；
- 流固耦合；
- 结构动态响应。
这类问题对于高速飞行器、航空结构和高速流体设备具有重要意义。
热流体与热机械分析
除了机械、结构和流体耦合之外，MSC CoSim还可以用于热相关的多物理场分析。
例如电子元件中的焊接连接在工作过程中会受到温度变化影响，温度场可能引起材料热膨胀，进而产生机械应力。
通过scSTREAM等热流体分析工具与结构分析工具进行协同，可以研究：
温度场 → 热变形 → 热应力 → 结构响应
典型应用包括：
- 电子元件热分析；
- PCB焊点热应力；
- 电子设备散热；
- 热机械耦合；
- 温度变化导致的结构变形；
- 焊接连接可靠性分析。
支持的典型求解器组合
MSC CoSim的一个重要特点是能够根据工程问题选择不同求解器进行组合。
Adams+scFLOW
主要用于多体动力学与CFD联合分析。
典型应用：
- 车辆涉水；
- 翼面运动；
- 流体载荷作用下的机构运动；
- 复杂机械系统流体动力学。
MSC Nastran+scFLOW
主要用于结构有限元与CFD联合计算。
典型应用：
- 流固耦合；
- 螺旋桨分析；
- 气动结构响应；
- 高速流动与结构振动。
Actran+scFLOW
主要用于流体与声学联合分析。
典型应用：
- 排气系统噪声；
- 消声器分析；
- 气动声学；
- 流动诱导噪声。
Adams+scFLOW液体晃荡分析
主要用于运动系统与液体自由表面问题。
典型应用：
- 储液罐；
- 燃料箱；
- 运输容器；
- 车辆液体晃荡。
scSTREAM与结构分析
主要用于热流体与结构热应力问题。
典型应用：
- 电子元件；
- 焊点；
- PCB；
- 电子设备热管理；
- 热机械耦合。
多物理场仿真应用领域
汽车工程
MSC CoSim可以用于汽车研发中的多学科联合仿真，包括：
- 车辆涉水；
- 悬架动态响应；
- 排气系统噪声；
- 消声器分析；
- 车身流固耦合；
- 气动载荷分析；
- 液体晃荡；
- NVH分析。
航空航天
航空航天产品往往同时涉及结构、气动、动力学和声学等多个物理领域。
MSC CoSim可用于：
- 机翼气动分析；
- 襟翼运动；
- 气动弹性分析；
- 超声速流动；
- 结构振动；
- 气动声学；
- 流固耦合。
机械与工业装备
对于复杂机械设备，可以利用多体动力学、结构和流体求解器进行联合分析，例如：
- 泵和压缩机；
- 涡轮机械；
- 流体机械；
- 机械运动系统；
- 工业设备；
- 复杂传动机构。
电子产品与热管理
在电子设备研发中，可以结合热流体和结构分析研究：
- 芯片散热；
- PCB热分析；
- 焊点热应力；
- 电子元件热变形；
- 电子设备热管理。
