物理模拟电脑版软件

一、工程与科研级仿真软件

1. COMSOL Multiphysics 6.3

• 核心功能：支持多物理场耦合（如电磁、结构、流体、传热），可模拟复杂系统的交互效应。
• 最新特性：2025 年发布的 6.3 版本新增 “放电模块”，优化了操作界面和计算性能，支持通过仿真 App 开发工具快速部署自定义应用。
• 适用领域：电子设备散热、材料科学、生物医学工程。
• 系统支持：Windows/Linux/macOS，需至少 16GB RAM 和 NVIDIA/AMD 显卡。
• 许可政策：提供学生版（需学校邮箱申请）和企业版，教育机构可申请免费试用。

2. ANSYS 2025 R1

• 核心功能：集成 AI 驱动仿真、GPU 加速和云计算，支持大规模复杂工程问题（如自动驾驶、航空航天）。
• 最新特性：2025 R1 版本引入 “CFD HPC Ultimate”，支持无限核心并行计算，Fluent 多 GPU 求解器性能提升 40 倍。
• 适用领域：流体力学、电磁兼容、结构力学。
• 系统支持：Windows/Linux，需 64GB RAM 和 NVIDIA A100/A6000 显卡。
• 许可政策：学生可通过官网申请 30 天试用，企业版按模块收费。

3. OpenFOAM 12

• 核心功能：开源计算流体力学（CFD）软件，支持自定义求解器和算法。
• 最新特性：2025 年版本通过 Docker 或 Multipass 在 macOS 上实现无缝部署，提供预编译镜像和社区支持。
• 适用领域：航空航天、能源化工、环境科学。
• 系统支持：Linux（推荐）/Windows/macOS，需至少 8GB RAM。
• 许可政策：完全开源免费，适合学术研究和工业二次开发。

4. LAMMPS 2025

• 核心功能：分子动力学模拟工具，支持百万级原子体系的并行计算。
• 最新特性：2025 版本优化了 GPU 加速和多体势函数，支持 Python 脚本自动化建模。
• 适用领域：材料科学、纳米技术、生物分子模拟。
• 系统支持：Linux/Windows，需至少 32GB RAM 和 NVIDIA GPU。
• 许可政策：开源免费，需自行编译或下载预编译版本。

二、教育与教学工具

1. 赛学霸物理（电脑版）

• 核心功能：与初中物理教材同步，提供热、力、声、光、电五大学科的互动实验和视频讲解。
• 特性：支持动画演示、虚拟实验操作，可导出实验报告。
• 适用场景：中学生课后复习、教师备课。
• 系统支持：Windows/macOS，需 4GB RAM。
• 许可政策：免费下载，部分高级功能需付费。

2. NB 物理实验室（电脑版）

• 核心功能：涵盖初高中八大模块，支持上万种实验操作，包括电路、光学、近代物理等。
• 特性：独创力学引擎，可调节重力、空气阻力等参数，支持 3D 场景搭建。
• 适用场景：课堂演示、探究性学习。
• 系统支持：Windows/macOS，需 8GB RAM。
• 许可政策：免费，部分实验资源需付费解锁。

3. 3D One AI

• 核心功能：结合 AI 与物理仿真，支持编程控制物体运动，输出三维动画。
• 特性：提供虚拟开源硬件（如 Arduino）和 AI 行为仿真，适合跨学科教学。
• 适用场景：中小学人工智能课程、创客教育。
• 系统支持：Windows/macOS，需 8GB RAM 和 NVIDIA 显卡。
• 许可政策：免费，企业版需付费。

三、特定领域工具

1. Zemax OpticStudio（Ansys 旗下）

• 核心功能：光学设计与分析，支持光线追迹、公差分析、自由曲面建模。
• 最新特性：2025 版本集成 Ansys 多物理场模块，支持与 Fluent、Mechanical 数据交互。
• 适用领域：光学工程、激光技术、摄像头设计。
• 系统支持：Windows，需 16GB RAM。
• 许可政策：提供 30 天试用，企业版按模块收费。

2. NI Multisim

• 核心功能：电路仿真与设计，基于 SPICE 引擎，支持模拟、数字和电力电子电路。
• 特性：提供元件库、虚拟仪器（如示波器、信号发生器），支持与 LabVIEW 联动。
• 适用领域：电子工程、嵌入式系统。
• 系统支持：Windows，需 8GB RAM。
• 许可政策：订阅制或永久许可证，学生版免费。

3. MATLAB Simulink

• 核心功能：系统级动态仿真，支持多领域建模（如控制、通信、电力系统）。
• 特性：与 MATLAB 深度集成，提供预定义模块库和代码生成工具。
• 适用领域：自动驾驶、机器人、工业自动化。
• 系统支持：Windows/Linux/macOS，需 16GB RAM。
• 许可政策：按模块收费，学生版可通过学校申请。

四、开源与轻量级工具

1. PhET Interactive Simulations

• 核心功能：免费在线 / 离线仿真工具，覆盖力学、电磁学、化学等领域。
• 特性：界面简洁，支持实时参数调整和数据可视化。
• 适用场景：课堂演示、自学。
• 系统支持：Windows/Linux/macOS，需 4GB RAM。
• 许可政策：完全免费，支持多语言。

2. Algodoo

• 核心功能：2D 物理引擎，支持刚体、流体、电磁等模拟，可导出动画。
• 特性：支持用户自定义场景和脚本控制，适合创意项目。
• 适用场景：教育、艺术设计。
• 系统支持：Windows/Linux/macOS，需 4GB RAM。
• 许可政策：免费，专业版需付费。

3. CalculiX

• 核心功能：开源有限元分析软件，支持结构力学、热传导等。
• 特性：命令行操作，适合编程能力较强的用户。
• 适用领域：学术研究、轻量化工程分析。
• 系统支持：Linux/Windows，需 8GB RAM。
• 许可政策：开源免费。

五、新兴与前沿工具

1. NVIDIA Omniverse

• 核心功能：数字孪生与物理 AI 仿真平台，支持机器人、自动驾驶场景生成。
• 最新特性：2025 版本集成生成式 AI，可通过文本提示自动添加物理属性和材质。
• 适用领域：工业设计、虚拟制造。
• 系统支持：Windows，需 NVIDIA RTX 显卡和 64GB RAM。
• 许可政策：免费基础版，企业版按订阅收费。

2. Siml.ai

• 核心功能：无代码 AI 物理模拟器，结合机器学习加速仿真。
• 特性：支持交互式可视化和实时参数优化。
• 适用领域：快速原型设计、AI 训练数据生成。
• 系统支持：Web 平台，需浏览器访问。
• 许可政策：免费试用，企业版需付费。

六、选择建议

七、系统与许可提示

• 硬件要求：专业级软件（如 ANSYS）需高性能 CPU、大内存和独立显卡（NVIDIA RTX/A100）。
• 学生许可：COMSOL、ANSYS、MATLAB 等提供教育版，需通过学校邮箱申请。
• 开源替代：OpenFOAM、CalculiX 适合预算有限的用户，但需一定技术门槛。
• 国产工具：3D One AI、中望 3D 等支持中文界面，适合基础教育和国产化需求。