ในการสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณการจำลองแบบหลายฟิสิกส์ (มักย่อว่า "หลายฟิสิกส์") หมายถึงการจำลองพร้อมกันของแง่มุมต่างๆ ของระบบทางกายภาพหรือหลายระบบ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน^{[ 1 ]}ตัวอย่างเช่น การจำลองพร้อมกันของความเค้นทางกายภาพบนวัตถุ การกระจายอุณหภูมิของวัตถุ และการขยายตัวทางความร้อนซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของการกระจายความเค้นและอุณหภูมิ จะถือเป็นการจำลองแบบหลายฟิสิกส์^{[ 2 ]}การจำลองแบบหลายฟิสิกส์มีความเกี่ยวข้องกับการจำลองแบบหลายสเกล ซึ่งเป็นการจำลองพร้อมกันของกระบวนการเดียวบนมาตราส่วนเวลาหรือระยะทางหลายระดับ^{[ 3 ]}

การจำลองแบบสหวิทยาการสามารถครอบคลุมสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมหลายสาขาได้เนื่องจากเป็น สาขา สหวิทยาการ วิธีการจำลองมักจะรวมถึง การวิเคราะห์เชิงตัวเลขสม การเชิงอนุพันธ์ย่อยและ การวิเคราะห์เท นเซอร์^{[ 4 ]}

การดำเนินการจำลองแบบหลายฟิสิกส์เป็นไปตามขั้นตอนทั่วไปดังนี้: ^{[ 1 ]}

• ระบุลักษณะต่างๆ ของระบบที่จะจำลอง รวมถึงกระบวนการทางกายภาพ สภาวะเริ่มต้น และ เงื่อนไข การเชื่อมโยงหรือเงื่อนไขขอบเขตระหว่างกระบวนการเหล่านั้น
• สร้าง แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบ ไม่ต่อเนื่องของระบบ
• แก้แบบจำลองโดยใช้วิธีการเชิงตัวเลข
• ประมวลผลข้อมูลที่ได้มา

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการจำลองแบบหลายฟิสิกส์โดยทั่วไปคือชุดสมการที่เชื่อมโยงกัน สมการเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามลักษณะและบทบาทที่ตั้งใจไว้ ได้แก่สมการควบคุม สมการเสริมและเงื่อนไขขอบเขต/เงื่อนไขเริ่มต้น สมการควบคุมอธิบายกลไก หรือกระบวนการทางกายภาพหลัก การจำลองแบบหลายฟิสิกส์ดำเนินการในเชิงตัวเลขด้วย วิธี การแบ่งส่วนย่อยเช่นวิธีองค์ประกอบจำกัดวิธีผลต่างจำกัดหรือวิธีปริมาตรจำกัด^{[ 5 ]}

การจำลองแบบหลายฟิสิกส์สามารถทำได้ภายในกรอบงานโค้ดเดียว (วิธี การแบบรวมศูนย์ในเชิงซอฟต์แวร์) หรือโดยการเชื่อมต่อโค้ดอิสระหลายตัวเข้าด้วยกัน โดยแต่ละตัวจะคำนวณส่วนหนึ่งของคำตอบของปัญหาหลายฟิสิกส์ (วิธีการแบบแบ่งส่วนในเชิงซอฟต์แวร์)

ตัวอย่างของซอฟต์แวร์จำลองที่มุ่งเน้นการจำลองแบบหลายฟิสิกส์ ได้แก่OpenFOAM , COMSOL Multiphysics , เฟรมเวิร์ก MOOSE และอื่นๆ ตัวอย่างของเครื่องมือเชื่อมต่อ ได้แก่preCICE , Multiscale Universal Interface (MUI), OpenPALM (CWIPI) และ MpCCI

โดยทั่วไปแล้ว การจำลองแบบหลายฟิสิกส์นั้นยากกว่าการจำลองเฉพาะด้านใดด้านหนึ่งของกระบวนการทางฟิสิกส์มาก ปัญหาหลักที่เพิ่มขึ้นคือวิธีการบูรณาการหลายแง่มุมของกระบวนการเข้าด้วยกันพร้อมกับการจัดการปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันอย่างเหมาะสม ปัญหาเหล่านี้จะยากขึ้นมากเมื่อใช้วิธีการเชิงตัวเลขที่แตกต่างกันในการจำลองแต่ละด้านของฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่น เมื่อจำลอง ปัญหา ปฏิสัมพันธ์ระหว่างของไหลและโครงสร้างโดยใช้วิธีปริมาตรจำกัดแบบออยเลอร์สำหรับการไหลและวิธีองค์ประกอบจำกัดแบบลากรางจ์สำหรับพลศาสตร์ของโครงสร้าง

• วิธีผลต่างจำกัดในโดเมนเวลา
• รายชื่อซอฟต์แวร์วิศวกรรมช่วยคอมพิวเตอร์