1. Это называется моделированием мультифизических процессов (
multiphysics). Собственно, стартовать можно с этой ссылки в Википедии.
2. Не знаю, в каких наиболее просто, но из проприетарных на слуху ANSYS, Nastran, Abaqus и COMSOL Multiphysics, а из бесплатных

Elmer и, с некоторой натяжкой, SALOME и OpenFOAM.
3. Последние три (и именно в этом порядке

).