COMSOL Multiphysics® Versione 4.4 - Highlights

Pubblicato il 27 novembre 2013

Il più potente software multifisico si è fatto ancora più potente. COMSOL Multiphysics versione 4.4 offre un'interfaccia avanzata ma al contempo intuitiva grazie al nuovo COMSOL Desktop, uno strumento completamente nuovo per l'impostazione di modelli multifisici, solutori più potenti, ricerca testuale delle variabili, correzioni programmatiche importanti e una migliore fruibilità per l'utente. Guardate questo video per avere una panoramica completa delle caratteristiche salienti della release o cliccate su uno dei menu sottostanti per esaminare in dettaglio tutti i miglioramenti introdotti in COMSOL Multiphysics® versione 4.4.

Guardate il webinar su COMSOL Multiphysics 4.4

Le principali novità in breve

  • COMSOL Multiphysics®

  • COMSOL Desktop® con barra multifunzione
  • COMSOL Desktop® su piattaforme Windows® include la nuova barra multifunzione per semplificare il flusso di lavoro. È facile trovare rapidamente le operazioni necessarie per impostare un modello ed eseguire una simulazione.
  • Nuovo nodo Multiphysics
  • È disponibile un nodo Multiphysics completamente nuovo nella struttura del modello per creare modelli multifisici.

    • Combinare le interfacce fisiche per definire ambienti multifisici personalizzati

    • Scegliere tra gli accoppiamenti multifisici incorporati

    • Visualizzare ogni interfaccia fisica come nodo separato nella struttura

  • Selezione con un clic
  • Un nuovo metodo di selezione con clic al passaggio del mouse accelera la modellazione.
  • Ricerca testuale di variabili
  • L'autocompletamento della ricerca consente di trovare rapidamente le variabili da utilizzare nei risultati (versione per Windows).
  • Sottosequenze geometriche
  • Le sottosequenze geometriche consentono l'uso di geometrie primitive definite dall'utente.
  • Istruzioni If/Else
  • Le istruzioni If/Else possono essere utilizzate nella struttura del modello per creare condizioni geometriche specifiche.
  • Unità di tempo nei solutori
  • Gli studi e i solutori supportano ora le unità di tempo.
  • Esportazione di file mesh NASTRAN®
  • È possibile esportare una mesh 2D e 3D nel formato di file mesh NASTRAN®.
  • Elettrico

  • AC/DC Module
  • Una libreria di materiali comprendente 165 materiali magnetici non lineari è stata inclusa nell'AC/DC Module.
  • RF Module
  • Simulazione di componenti con porte sugli elementi interni.
  • Wave Optics Module
  • Il Wave Optics Module include ora la diffusione con un campo di fondo gaussiano e la nuova interfaccia Laser Heating (Riscaldamento laser).
  • Semiconductor Module
  • Eterogiunzione e ionizzazione per impatto sono solo due dei numerosi aggiornamenti del Semiconductor Module.
  • Meccanico

  • Heat Transfer Module
  • Sono disponibili nuovi strumenti per eseguire calcoli veloci dell'irraggiamento nei mezzi partecipanti, dell'effetto termoelettrico e del riscaldamento nei tessuti biologici.
  • Structural Mechanics Module
  • Lo Structural Mechanics Module agevola l'accesso alle forze rotodinamiche, include un nuovo metodo di penalità veloce per il contatto e offre accoppiamenti aggiornati solido-shell.
  • Fatigue Module
  • Nuovi metodi di valutazione della fatica per analizzare materiali non lineari, tra cui la fatica termica.
  • Multibody Dynamics Module
  • Funzionalità ampliate con tre nuovi tipi di giunto e l'attrito nei giunti.
  • Acoustics Module
  • Esecuzione di simulazioni aeroacustiche basate sulle equazioni di Eulero linearizzate.
  • Fluido

  • CFD Module
  • È possibile modellare la rugosità di superficie delle pareti nel flusso turbolento e aumentare notevolmente la conservazione di massa ed energia per il flusso laminare.
  • Nuovo prodotto: Mixer Module
  • Il Mixer Module consente di simulare miscelatori e agitatori.
  • Multifunzione

  • Optimization Module
  • L'Optimization Module offre un ulteriore metodo senza gradiente (BOBYQA) per l'ottimizzazione dimensionale e un metodo aggiuntivo basato su gradiente (MMA) per l'ottimizzazione topologica.
  • Particle Tracing Module
  • Le interazioni particella-campo e fluido-particella possono ora essere simulate con un nuovo metodo efficiente.
  • Interfacciamento

  • LiveLink for SolidWorks®
  • È ora possibile sincronizzare le selezioni definite dall'utente.
  • LiveLink for Inventor®
  • Sincronizzazione delle selezioni basate sul materiale e dei nomi dei materiali tra COMSOL e Inventor®.
  • ECAD Import Module
  • L'importazione del formato ODB++ consente di eseguire simulazioni multifisiche di uno dei formati più diffusi per i progetti di circuiti stampati.

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Previous COMSOL Multiphysics® Versions

Modellazione con il nuovo COMSOL Desktop

Duration: 06:08

Presentazione della barra multifunzione COMSOL®

Flusso di lavoro semplificato

In Windows® l'ambiente COMSOL Desktop apparirà aggiornato con una barra multifunzione comprendente schede che evidenziano le principali operazioni e il flusso di lavoro per impostare un modello ed eseguire le simulazioni.

  • COMSOL Desktop in ambiente Windows®. COMSOL Desktop in ambiente Windows®.

COMSOL Desktop in ambiente Windows®.

La scheda Home della barra multifunzione presenta una serie di pulsanti per le operazioni più comuni con cui apportare modifiche a un modello ed eseguire le simulazioni: modificare i parametri del modello in una geometria parametrizzata, esaminare le proprietà del materiale e della fisica, generare la mesh, eseguire uno studio e visualizzare i risultati della simulazione.

  • La barra multifunzione di COMSOL Desktop La barra multifunzione di COMSOL Desktop

La barra multifunzione di COMSOL Desktop

Vi sono anche schede standard per ognuna delle principali fasi di modellazione, ordinate da sinistra a destra secondo il flusso di lavoro: Definizioni, Geometria, Fisica, Mesh, Studio e Risultati.

La barra multifunzione offre un rapido accesso ai comandi disponibili e fa da complemento al Model Tree. Le funzionalità accessibili dalla barra multifunzione sono anche disponibili nei menu contestuali visualizzabili facendo clic con il pulsante destro del mouse sui nodi nel Model Tree. Alcune operazioni sono disponibili solo dalla barra multifunzione, ad esempio la selezione della finestra di COMSOL Desktop da visualizzare. Su piattaforme Macintosh® e Linux®, questa funzionalità è offerta attraverso le barre degli strumenti. Altre operazioni sono disponibili solo dal Model Tree, ad esempio il riordinamento e la disabilitazione dei nodi.

Una nuova barra di accesso rapido nella parte superiore di COMSOL Desktop contiene una serie di comandi indipendenti dalla scheda della barra multifunzione in visualizzazione. È possibile personalizzare la barra di accesso rapido, aggiungendovi la maggior parte dei comandi disponibili nel menu File, comandi per annullare e ripetere le operazioni recenti, copiare, incollare, duplicare ed eliminare i nodi nella struttura del Model Tree. Si può anche scegliere la posizione della barra di accesso rapido sopra o sotto la barra multifunzione.

Nuove caratteristiche di COMSOL Desktop®

Controllo trasparente delle simulazioni multifisiche

COMSOL migliora il flusso di lavoro per la modellazione di applicazioni multifisiche comprendenti sforzo termico e riscaldamento elettromagnetico. Un nodo Multifisica dedicato è disponibile nel Model Tree per consentire di controllare gli accoppiamenti tra le singole fisiche e il trasferimento di calore. Quando si aggiunge un'interfaccia multifisica come Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule) direttamente dal Model Wizard, il Model Tree conterrà i nodi Electric Currents (correnti elettriche) e Heat Transfer in Solids (trasferimento di calore in solidi) e un nodo Multiphysics (multifisica) con un sottonodo Electromagnetic Heat Source (sorgente termica elettromagnetica). In alternativa, se si utilizza già l'interfaccia Electric Currents(correnti elettriche), aggiungendo l'interfaccia Heat Transfer in Solid (trasferimento di calore in solidi) si inserirà il nodo Multiphysics (multifisica) nel Model Tree, consentendo di selezionare e definire la simulazione di riscaldamento elettromagnetico appropriata, es. Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule), aggiungendo i sottonodi appropriati.

I seguenti fenomeni multifisici possono essere modellati utilizzando i nodi Multifisica:

  • Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule)
  • Induction Heating (riscaldamento per induzione, richiede l'AC/DC Module)
  • Microwave Heating (riscaldamento con microonde, richiede l'RF Module)
  • Laser Heating (riscaldamento laser, richiede il Wave Optics Module)
  • Thermal Stress (sforzo termico, richiede lo Structural Mechanics o il MEMS Module)
  • Joule Heating and Thermal Stress (riscaldamento per effetto Joule e dilatazione termica, richiede lo Structural Mechanics o il MEMS Module)
  • Thermoelectric Effect (effetto termoelettrico, richiede lo Heat Transfer Module)

Anni di lavoro con le simulazioni multifisiche hanno portato COMSOL a sviluppare questo flusso di lavoro ottimizzato. Utilizzando i nodi Multiphysics si possono affrontare i fenomeni fisici separatamente o come fenomeni accoppiati e si possono attivare e disattivare questi accoppiamenti al volo. Ciò semplifica il flusso di lavoro grazie a:

  • Controllo trasparente: visualizzare, modificare e controllare tutti i fenomeni fisici presenti, così come i loro accoppiamenti, come interfacce fisiche separate
  • Flusso di lavoro naturale: costruire modelli multifisici di complessità crescente a partire da un modello monofisico, per poi aggiungere ulteriori interfacce monofisiche
  • Maggiore estendibilità: estendere gli accoppiamenti multifisici esistenti includendovi ulteriori interfacce monofisiche. Questa versatilità consente di scegliere quale fisica accoppiare e risolvere insieme, in modo che si possano eseguire diverse simulazioni sullo stesso modello senza doverne impostare una nuova.

  • Nuovo nodo Multiphysics (multifisica) nel Model Builder per la simulazione del riscaldamento per effetto Joule. Selezionando l'interfaccia Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule) nella struttura del modello si impostano i nodi Electric Currents (correnti elettriche),  Electromagnetic Heat Source (trasferimento di calore in solidi) e Multiphysics (multifisica). L'accoppiamento si controlla dal sottonodo Electromagnetic Heat Source (sorgente termica elettromagnetica). L'accoppiamento può essere attivato e disattivato selezionando o deselezionando l'opzione Active (attiva). Nuovo nodo Multiphysics (multifisica) nel Model Builder per la simulazione del riscaldamento per effetto Joule. Selezionando l'interfaccia Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule) nella struttura del modello si impostano i nodi Electric Currents (correnti elettriche), Electromagnetic Heat Source (trasferimento di calore in solidi) e Multiphysics (multifisica). L'accoppiamento si controlla dal sottonodo Electromagnetic Heat Source (sorgente termica elettromagnetica). L'accoppiamento può essere attivato e disattivato selezionando o deselezionando l'opzione Active (attiva).

Nuovo nodo Multiphysics (multifisica) nel Model Builder per la simulazione del riscaldamento per effetto Joule. Selezionando l'interfaccia Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule) nella struttura del modello si impostano i nodi Electric Currents (correnti elettriche), Electromagnetic Heat Source (trasferimento di calore in solidi) e Multiphysics (multifisica). L'accoppiamento si controlla dal sottonodo Electromagnetic Heat Source (sorgente termica elettromagnetica). L'accoppiamento può essere attivato e disattivato selezionando o deselezionando l'opzione Active (attiva).

Selezioni con un clic

La selezione di oggetti geometrici, domini, contorni, spigoli e punti è più facile – basta passare sopra un contorno per evidenziarlo e fare clic con il pulsante sinistro del mouse per selezionarlo. Il metodo precedente che prevedeva il clic sinistro per evidenziare e il clic destro per confermare è comunque disponibile come opzione nelle Preferenze. Per selezionare i contorni interni, è possibile utilizzare la rotellina del mouse o le frecce Su e Giù della tastiera.

  • Quando si impostano le condizioni al contorno di superficie, passando il mouse sopra una superficie la si evidenzia in rosso; le superfici già selezionate sono evidenziate in blu. Quando si impostano le condizioni al contorno di superficie, passando il mouse sopra una superficie la si evidenzia in rosso; le superfici già selezionate sono evidenziate in blu.

Quando si impostano le condizioni al contorno di superficie, passando il mouse sopra una superficie la si evidenzia in rosso; le superfici già selezionate sono evidenziate in blu.

Ricerca testuale delle variabili con autocompletamento

Una nuova funzione di ricerca con autocompletamento consente di trovare rapidamente le grandezze di postprocessing. È ora possibile accedere alle grandezze di postprocessing in tre modi: sfogliando l'elenco completo delle grandezze, utilizzando la ricerca testuale o digitando il nome della variabile desiderata.

  • Una nuova funzione di ricerca con autocompletamento consente di trovare rapidamente le grandezze di postprocessing. Una nuova funzione di ricerca con autocompletamento consente di trovare rapidamente le grandezze di postprocessing.

Una nuova funzione di ricerca con autocompletamento consente di trovare rapidamente le grandezze di postprocessing.

Componenti del modello

Un file di modello .mph è ora costituito da uno o più Model Components (componenti del modello). Di conseguenza, i nodi del Model Tree precedentemente denominati Model 1 (modello 1), Model 2 (modello 2), Model 3 (modello 3), ecc. sono ora chiamati Component 1 (componente 1), Component 2 (componente 2), Component 3 (componente 3), ecc. I prefissi delle variabili dei nuovi modelli sono cambiati conseguentemente da mod1, mod2, mod3, ecc. a comp1, comp2, comp3, ecc.

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COMSOL Multiphysics®

Contenuti:

Geometria

Piano di lavoro: offset vertice, posizionamento e rotazione, nuovi tipi di piano di lavoro

Per alcuni tipi di piano di lavoro è ora possibile controllare l'offset nella direzione normale specificando un vertice. Si può controllare con precisione la posizione di origine e le direzioni degli assi nel sistema di coordinate locali. Come impostazione predefinita, gli oggetti geometrici in un piano di lavoro sono ora uniti prima di essere incorporati in 3D. Questa operazione è più efficiente e meno soggetta a errori rispetto all'unione degli oggetti direttamente in 3D. Per evitare questa azione predefinita, deselezionare la casella di controllo "Unite objects" (Unisci oggetti).

Sono disponibili due nuovi tipi di piano di lavoro:

  • Parallelo allo spigolo: questo tipo di piano di lavoro è parallelo a uno lato curvo piano
  • Trasformato: questo tipo di piano di lavoro utilizza un piano di lavoro esistente come punto di partenza, quindi lo trasla e lo ruota per produrne uno nuovo.

  • Impostazioni Piano di lavoro con la nuova opzione  "Through vertex" (Attraverso il vertice) e la sezione Sistema di coordinate locali. Impostazioni Piano di lavoro con la nuova opzione "Through vertex" (Attraverso il vertice) e la sezione Sistema di coordinate locali.

Impostazioni Piano di lavoro con la nuova opzione "Through vertex" (Attraverso il vertice) e la sezione Sistema di coordinate locali.

Accesso alla geometria e alle operazioni sulla mesh dalla barra multifunzione

Le funzionalità di geometria e mesh possono ora essere aggiunte facendo clic su una delle voci di menu o su un pulsante nella scheda Geometria e Mesh della barra multifunzione. Si tratta di un'alternativa all'uso del menu di scelta rapida accessibile con il tasto destro del mouse nell'Editor del Modello. Se è stata creata una selezione di oggetti o di entità geometriche prima di scegliere una voce di menu o di fare clic su un pulsante, l'opzione aggiunta utilizza tale selezione come input (se è una scelta appropriata per tale dettaglio).

Per le operazioni di geometria, il contenuto degli elenchi di selezione dell'input è ora sempre visibile. Il pulsante Costruisci lo stato precedente è stato sostituito dal pulsante Attiva. Se la selezione è inattiva, facendo clic su questo pulsante si costruisce lo stato precedente e si potrà modificare la selezione facendo clic nella finestra grafica.

Sottosequenze geometriche

Nella sequenza geometrica, la chiamata di una sottosequenza corrisponde ad una chiamata di subroutine in un linguaggio di programmazione. In altre parole, una sottosequenza geometrica è una sequenza con un insieme di input numerici come argomenti e un insieme di oggetti geometrici come output. È possibile visualizzare una sottosequenza geometrica come una geometria primitiva definita dall'utente. Nella sequenza geometrica è possibile poi chiamare ripetutamente la sottosequenza, o creare nuove istanze, utilizzando un unico insieme dei valori degli argomenti come input per ciascuna chiamata. Le chiamate possono anche essere nidificate.

In 3D, esiste un modo semplice per traslare e ruotare il risultato di una chiamata ad una sottosequenza per ottenere la posizione e l'orientamento finali desiderati. È possibile specificare che un piano di lavoro nella sottosequenza dovrà corrispondere ad un piano di lavoro definito da una qualche operazione geometrica precedente. Le selezioni definite nella sottosequenza sono anche disponibili nella sequenza geometrica chiamante e pronte per l'uso anche nella mesh e nella fisica.

Istruzioni condizionali If/Else

Nel sottomenu Programmazione del menu contestuale nel nodo Geometria, è possibile aggiungere istruzioni If, Else If ed Else, per il controllo condizionale nella creazione di oggetti geometrici. Per inserire tali funzionalità nella posizione desiderata senza dover necessariamente costruire in precedenza il tutto, è possibile utilizzare i sottomenu Aggiungi prima e Aggiungi dopo all'interno del menu contestuale di una particolare componente geometrica. Un'istruzione If valida ha la struttura seguente:

Ramo If 1 Ramo Else If 2 ... Ramo Else n End If

dove le istruzioni Else If ed Else sono facoltative. Nella struttura, i nomi delle funzioni presentano automaticamente gli annidamenti necessari. Il campo di modifica della Condizione nelle istruzioni If ed Else If possono contenere i parametri provenienti da Definizioni globali, ad esempio a+b<=3. La condizione è considerata Vera se restituisce un valore diverso da zero (le istruzioni logiche vere restituiscono 1). Quando si compila l'istruzione End If o una che la segue, sarà costruito solo uno dei rami, gli altri saranno considerati disattivati. Le istruzioni If possono anche essere nidificate.

  • Istruzioni If/Else nella sequenza della geometria. Istruzioni If/Else nella sequenza della geometria.

Istruzioni If/Else nella sequenza della geometria.

Selezioni cumulative

Una selezione cumulativa è una selezione nella sequenza geometrica che unisce i contributi di diverse selezioni. Le selezioni cumulative sono particolarmente utili per la costruzione di una selezione avente diverse definizioni in diversi rami di un'istruzione If. Non esiste alcun nodo nella struttura che corrisponda alla selezione cumulativa.

In una funzione geometrica che crea una selezione, è possibile lasciare che contribuisca a una selezione cumulativa esistente scegliendola nell'elenco Contributi. Per fare in modo che contribuisca a una nuova selezione cumulativa, fare clic sul pulsante Nuovo. Per rimuovere un contributo in una selezione cumulativa esistente, selezionare Nessuno nell'elenco Contributi. Quando una selezione contribuisce a una selezione cumulativa, la selezione originale non appare negli elenchi delle scelte, ma viene sostituita dalla selezione cumulativa.

Coppie divise in componenti connessi

Come impostazione predefinita, la funzionalità Forma l'assemblaggio crea un nodo Coppia per ogni coppia di oggetti aventi superfici a contatto. Un nodo Coppia può avere una serie disconnessa di superfici nella sorgente o nella destinazione. A volte si vorrà dividere tali coppie in diversi nodi, ciascuno avente serie connesse di superfici di sorgente/destinazione. A tal fine, è ora disponibile la casella di controllo Dividi coppie disconnesse.

Esportazione di File mesh NASTRAN®

Ora è possibile esportare una mesh 2D o 3D in un file mesh NASTRAN® nei seguenti formati: '.nas', '.bdf', '.dat', '.nastran'. È possibile selezionare gli elementi da esportare (dominio o elementi di contorno), indicare se esportare gli ID delle proprietà secondo le informazioni delle entità geometriche e se esportare le informazioni sugli elementi di secondo ordine.

Importazione basata sul tipo di mesh e sul numero degli elementi della mesh

La funzionalità Espressione logica per partizionare una mesh importata supporta ora l'utilizzo dei parametri e delle variabili 'meshtype' e 'meshelement'. Ad esempio, ciò significa che se si scrive 'meshelement'>'0' && 'meshelement'<'=1000' nel campo Espressione i primi 1000 elementi del file mesh importato formeranno un dominio separato.

Aggiornamenti nel formato di mesh nativa (.mphtxt)

Il formato di file '.mphtxt' è stato semplificato ai fini del trasferimento dei dati di mesh generati esternamente in COMSOL. Per questo si è eliminata la necessità dei campi su/giù e di parametro. Una nuova sezione nella documentazione descrive i diversi aspetti dell'importazione di dati mesh esterni in COMSOL tramite il formato '.mphtxt'. Inoltre, è ora possibile selezionare gli elementi da esportare in un file mesh ('.mphbin', '.mphtxt' o '.nas') e decidere se esportare le informazioni sull'entità geometrica. La sezione documentazione è reperibile nel manuale di riferimento, sotto Mesh, nella sezione sull'importazione ed esportazione della mesh.

Novità riguardanti la mesh estrusa: nuovo metodo per proiettare i punti dalla superficie sorgente a quella di destinazione

Per le mesh estruse è stato aggiunto un nuovo metodo per il trasferimento della mesh dalla superficie sorgente a quella di destinazione. Il nuovo metodo proietta ogni punto sorgente sulla destinazione ed è automaticamente utilizzato quando una trasformazione rigida non può essere applicata e quando l'estrusione ha le seguenti proprietà:

  • La sorgente o la destinazione contiene diverse facce (o una faccia composita virtuale)
  • La sorgente o la destinazione non è piana
  • La distanza di estrusione è breve (un elemento nella direzione di estrusione)

È possibile selezionare il metodo manualmente nelle impostazioni del nodo Estruso scegliendo Proietta sorgente sulla destinazione sotto Metodo di estrusione > Generazione della mesh destinazione.

  • Quando si crea la mesh estrusa, il metodo di proiezione viene richiamato automaticamente per i domini evidenziati in blu. Quando si crea la mesh estrusa, il metodo di proiezione viene richiamato automaticamente per i domini evidenziati in blu.

Quando si crea la mesh estrusa, il metodo di proiezione viene richiamato automaticamente per i domini evidenziati in blu.

Studi e solutori

Interfacce aggiornate per Sweep parametrico e Solutore parametrico

Qualsiasi input scalare al modello può essere considerato un parametro da risolvere entro un intervallo di valori. COMSOL fornisce due algoritmi per la soluzione di un intervallo di parametri, l'algoritmo Sweep parametrico e l'algoritmo Solutore parametrico. La relativa interfaccia utente è stata aggiornata e nuove opzioni sono state aggiunte al Solutore parametrico.

  • Interfaccia Sweep parametrico: questa funzionalità può essere combinata con pressoché qualsiasi tipologia di studio (stazionario, dipendente dal tempo, ricerca degli autovalori) ma anche con una sequenza di soluzione contenente più tipologie di studio. Lo sweep parametrico può risolvere qualsiasi parametro globale nel modello, compresi quelli che interessano la geometria e la mesh. La funzionalità viene utilizzata per esaminare gli effetti di quote diverse, per eseguire uno studio di affinamento della mesh o per risolvere casi di carico diversi e così via.

  • Interfaccia Solutore parametrico: questa funzionalità è disponibile all'interno delle opzioni di un'analisi stazionaria. I parametri globali modificati con il solutore parametrico possono interessare solo i carichi, le condizioni al contorno e le proprietà del materiale. Le modifiche a quote e mesh non sono supportate, ma il solutore parametrico offre funzionalità aggiuntive per risolvere problemi non lineari. Quando si risolve un problema stazionario non lineare, la scelta della condizione iniziale può influire fortemente sulla velocità di convergenza verso la soluzione o anche sulla possibilità di convergere a una soluzione. Come impostazione predefinita il solutore parametrico utilizza le soluzioni precedenti come condizioni iniziali per il passo successivo della soluzione stazionaria. Se il solutore non è in grado di trovare una soluzione per un valore specificato nell'intervallo, tornerà indietro per eseguire un passo più piccolo nell'intervallo dei parametri specificati. Questo algoritmo è anche noto con il nome di metodo di continuazione e l'interfaccia utente consente di controllare il modo in cui il solutore eseguirà i passi nell'intervallo dei parametri. È ora possibile utilizzare un metodo di predizione tangente o costante. Se il solutore non riesce a trovare una soluzione per il passo richiesto, potrà essere fermato o fatto avanzare al successivo valore del parametro richiesto.

Le interfacce Sweep parametrico e Solutore parametrico possono essere combinate all'interno di un singolo studio. L'uso del solutore parametrico offre un vantaggio computazionale e il software ne chiamerà automaticamente l'algoritmo ogni volta che sia possibile, anche se si utilizza l'interfaccia Sweep parametrico. L'interfaccia Sweep parametrico è utilizzabile anche su un sistema cluster con una licenza di rete flottante per distribuire il carico computazionale.

  • Impostazioni di uno sweep parametrico generale su una quota geometrica. Impostazioni di uno sweep parametrico generale su una quota geometrica.

Impostazioni di uno sweep parametrico generale su una quota geometrica.

Unità di tempo in studi e risultati

Ora è possibile modificare l'unità di misura per la variabile di tempo (t) in uno studio. Questa impostazione sarà applicata ai risultati e utilizzata come nuovo valore predefinito. L'impostazione Unità di tempo viene inserita al primo posto in uno studio dipendente dal tempo.

Questa impostazione determina l'unità per l'input nello studio e nel solutore. Ad esempio, il campo di modifica Tempi viene interpretato in ore (h) nell'esempio precedente. L'unità per la variabile di tempo all'interno del solutore è secondi (s).

L'unità predefinita nell'impostazione del tempo per i grafici coincide all'unità impostata per lo studio.

Strumenti di modellazione

Proprietà di massa

È ora disponibile un'opzione per le proprietà di massa sotto le Definizioni dei componenti. La funzionalità parte da una selezione e un'espressione di densità per definire automaticamente le variabili per volume, massa, baricentro e momento di inerzia. Digitando 'material.rho' nel campo di modifica dell'espressione Densità, i valori di densità saranno prelevati dal nodo Materiali.

  • Impostazioni per le proprietà di massa. Impostazioni per le proprietà di massa.

Impostazioni per le proprietà di massa.

Operatore di sommatoria

Un nuovo operatore di sommatoria semplifica la somma di un'espressione indicizzata. La sintassi è: 'sum(expr,k,a,b)' che somma 'expr' mentre l'indice a valore intero 'k' va da 'a' a 'b'.

  • Nuovo operatore di sommatoria utilizzato per costruire un'onda a dente di sega da una serie di Fourier con 10000 termini. Nuovo operatore di sommatoria utilizzato per costruire un'onda a dente di sega da una serie di Fourier con 10000 termini.

Nuovo operatore di sommatoria utilizzato per costruire un'onda a dente di sega da una serie di Fourier con 10000 termini.

Maggiore veloce nell'architettura Client/Server

La versione 4.4 presenta una rinnovata architettura client/server che minimizza il sovraccarico di comunicazione tra COMSOL Client e COMSOL Server. Questo porta ad un significativo miglioramento delle prestazioni, in particolare quando COMSOL Client (tipicamente l'interfaccia COMSOL Desktop) e COMSOL Server sono in esecuzione su differenti computers, e anche per le connessioni con LiveLink for MATLAB e LiveLink for Excel.

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Principali novità per flussi generali

Tensore di permeabilità per le equazioni di Brinkman

Per un flusso in mezzi porosi, le equazioni di Brinkman sono un'estensione della ben nota legge di Darcy. Novità della versione 4.4 è la possibilità di utilizzare un tensore di permeabilità anisotropa. Domini differenti possono avere materiali anisotropi diversi e le componenti del tensore possono anche variare spazialmente. Questa funzionalità è disponibile nei seguenti prodotti:

  • Batteries & Fuel Cells Module
  • CFD Module
  • Chemical Reaction Engineering Module
  • Corrosion Module
  • Electrochemistry Module
  • Electrodeposition Module
  • Microfluidics Module
  • Subsurface Flow Module

Sorgenti di massa puntiformi e lineari per flusso e trasporto di massa

Una sorgente puntiforme può essere utilizzata per simulare una sorgente distribuita su un volume molto piccolo. Benché possa essere applicata in punti in modelli 3D o sull'asse di simmetria di modelli assialsimmetrici, il suo effetto reale è distribuito in tutta l'area vicina al punto o alla linea. L'estensione della distribuzione dipende dalla mesh e dalla forza della sorgente - una mesh più fitta distribuisce la sorgente su un'area più piccola ma produce un valore di pressione più elevato. Una sorgente lineare in modelli 3D e 2D assialsimmetrici rappresenta una sorgente tubo avente una sezione trasversale molto piccola. Le sorgenti lineari possono essere aggiunte a linee in modelli 3D e sull'asse di simmetria di modelli assialsimmetrici 2D o a punti in 2D, ove rappresentano la sezione trasversale molto piccola del tubo.

Le sorgenti di massa puntiformi e lineari per il flusso vengono incluse come contributi all'equazione di continuità. Questa funzionalità è stata aggiunta alle seguenti interfacce fisiche per flussi:

  • Single-Phase Flow
  • Brinkman Equations
  • Free and Porous Media Flow
  • Reacting Flow in Porous Media, Diluted Species (richiede il Batteries & Fuel Cells Module, il CFD Module o il Chemical Reaction Engineering Module)
  • Two-Phase Flow (richiede il CFD Module o il Microfluidics Module)
  • Rotating Machinery, Fluid Flow (richiede il CFD Module o il Mixer Module)
  • Fluid-Structure Interaction (richiede lo Structural Mechanics Module o il MEMS Module)
  • Two-Phase Flow, Moving Mesh (richiede il Microfluidics Module)

Le sorgenti di massa puntiformi e lineari per il trasporto di massa sono incluse come contributi alle equazioni del trasporto di massa, sotto forma di valori di concentrazione. Questa funzionalità è stata aggiunta alle seguenti interfacce fisiche per il trasporto di massa:

  • Transport of Diluted Species
  • Nernst-Planck Equations (richiede il Chemical Reaction Engineering Module)
  • Solute Transport (richiede il Subsurface Flow Module)
  • Species Transport in Porous Media
  • Reacting Flow in Porous Media, Diluted Species
  • Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck (richiede uno tra: Batteries & Fuel Cells, Electrochemistry, Electrodeposition e Corrosion Module)
  • Corrosion, Tertiary Nernst-Planck (richiede uno tra: Batteries & Fuel Cells, Electrochemistry, Electrodeposition e Corrosion Module)
  • Electrodeposition, Tertiary Nernst-Planck (richiede uno tra: Batteries & Fuel Cells, Electrochemistry, Electrodeposition e Corrosion Module)

Queste nuove funzionalità sono disponibili non solo nel CFD Module, ma anche in altri moduli:

  • Batteries & Fuel Cells Module
  • Mixer Module
  • Chemical Reaction Engineering Module
  • Corrosion Module
  • Electrochemistry Module
  • Electrodeposition Module
  • Microfluidics Module
  • Pipe Flow Module
  • Subsurface Flow Module

Modello di trascinamento per particelle non sferiche

Oltre ai modelli già disponibili - Schiller-Naumann, Hadamard-Rybczynski e Gidaspow - esiste ora un nuovo modello di trascinamento, l' Haider-Levenspiel, per particelle non sferiche. Questo nuovo modello è disponibile nelle seguenti interfacce fisiche:

  • Mixture Model (richiede il CFD Module)
  • Euler-Euler Model (richiede il CFD Module)
  • Particle Tracing for Fluid Flow (richiede il Particle Tracing Module)

Le impostazioni sono leggermente diverse per ogni interfaccia. Il link seguente mostra la finestra delle impostazioni del modello Euler-Euler. Il modello richiede la sfericità, , che è una misura di quanto è 'sferica' la particella. Per una particella sferica , mentre le particelle non sferiche hanno . Le particelle non sferiche hanno solitamente un coefficiente di trascinamento superiore rispetto a quelle sferiche.

Flusso intorno ai tubi di uno scambiatore shell and tube.

Nuova condizione al contorno di Uscita

La condizione al contorno Uscita per flussi è stata rivisitata per migliorare la conservazione di massa e per rendere la convergenza più veloce e robusta. La nuova funzionalità Uscita ha una sola opzione di pressione, che corrisponde all'opzione Sforzo normale delle versioni precedenti. La finestra delle impostazioni per la nuova opzione Pressione è illustrata di seguito. Oltre a un campo di inserimento per la pressione, p0, vi sono due nuove caselle: Normal flow e Suppress backflow.

  • Normal flow impone una velocità tangenziale zero all'uscita. Questa condizione può essere adeguata se l'uscita è di un tubo dritto od un canale. Tuttavia, non è selezionata di default dal momento che il flusso può essere disturbato a monte dell'uscita, alterando potenzialmente e di molto la soluzione.
  • Suppress backflow riduce la tendenza del fluido a rientrare nel dominio dall'esterno. Non impedisce completamente il riflusso e, nel caso tale riflusso si verifichi, questa opzione riduce localmente la pressione specificata. Il controllo del backflow è importante quando si combinano flussi con altre equazioni di trasporto, come il trasporto di massa e calore. Se il flusso si inverte, la condizione al contorno Uscita per le equazioni di trasporto non è più valida e ciò può portare a problemi di convergenza o soluzioni non fisiche. L'opzione Suppress backflow è pertanto di default.

La funzionalità Uscita è stata rivista nelle seguenti interfacce fisiche della nuova versione:

  • Single-Phase Flow
  • Brinkman Equations
  • Free and Porous Media Flow
  • Two-Phase Flow
  • Level-Set
  • Phase-Field
  • Non-Isothermal Flow e Conjugate Heat Transfer
  • Reacting Flow
  • Reacting Flow in Porous Media
  • Diluted Species
  • Concentrated Species
  • Rotating Machinery
  • Single-Phase Flow
  • Non-Isothermal Flow (richiede il Mixer Module)
  • Reacting Flow (richiede il Mixer Module)
  • Two-Phase Flow, Moving Mesh (richiede il Microfluidics Module)
  • Slip Flow (richiede il Microfluidics Module)
  • Fluid-Structure Interaction (richiede lo Structural Mechanics Module o il MEMS Module)

La modifica si applica al flusso laminare, al flusso di Stokes e al flusso turbolento se applicabile. La condizione al contorno Uscita delle versioni precedenti è tuttora esistente, ma è stata esclusa dal menu contestuale della fisica. I modelli creati nelle versioni precedenti conservano la vecchia condizione, ma l'aggiunta di una nuova feature di uscita introdurrà la nuova funzionalità.

CFD Module

Rugosità di parete per flussi turbolenti

Per la modellazione della rugosità superficiale delle pareti nel flussi turbolenti sono ora disponibili due modelli di rugosità: Sand Roughness e Generic Roughness. La funzionalità Rugosità di parete modifica le leggi di parete della turbolenza ed è disponibile per i modelli di turbolenza k-epsilon e k-omega nel CFD Module. Il modello Sand Roughness è comunemente usato nella applicazioni tecniche e offre un unico parametro per l'Equivalent Sand Roughness Height. Il modello Generic Roughness è più generale e, oltre all'altezza di rugosità, offre un altro parametro che può essere utilizzato per modellare tipi di rugosità differenti. Il valore predefinito del Parametro di rugosità corrisponde a quello di Rugosità della sabbia.

Le funzioni di parete rugosa sono state implementate per le seguenti interfacce fisiche:

  • Single-Phase Flow,
  • Turbulent Flow, k-epsilon
  • Turbulent Flow, k-omega
  • Single-Phase Flow, Rotating Machinery
  • Turbulent Flow, k-epsilon
  • Turbulent Flow, k-omega
  • Bubbly Flow, Turbulent Bubbly Flow
  • Mixture Model, Turbulent Flow
  • Turbulent Two-Phase Flow, Level Set
  • Turbulent Two-Phase Flow, Phase Field
  • Interfaccia Fluid-Structure Interaction con il modello di turbolenza selezionato

Mixer Module

Modellazione di macchine rotanti immerse in fluidi

COMSOL introduce il Mixer Module, un componente aggiuntivo al modulo CFD che consente di analizzare miscelatori e reattori. Questo prodotto include due applicazioni specifiche per modellare miscelatori standard a fondo piatto e a fondo curvo con vari tipi di girante. Il Mixer Module è ideale per simulare sistemi con miscelatori e giranti, profili di concentrazione, velocità e temperatura dei miscelatori di svariati processi industriali (es. produzione farmaceutica, alimentare e di prodotti di consumo). Esso fornisce inoltre il calcolo di diverse quantità specifiche alla miscelazione, ad esempio l'efficienza di miscelazione, l'assorbimento di potenza e il numero di pompaggio della girante.

  • Il nuovo Mixer Module consente di modellare miscelatori e recipienti agitati per studiare flussi laminari, turbolenti, non isotermi e non newtoniani anche considerando superfici libere. Il nuovo Mixer Module consente di modellare miscelatori e recipienti agitati per studiare flussi laminari, turbolenti, non isotermi e non newtoniani anche considerando superfici libere.

Il nuovo Mixer Module consente di modellare miscelatori e recipienti agitati per studiare flussi laminari, turbolenti, non isotermi e non newtoniani anche considerando superfici libere.

Metodologia Frozen Rotor

Il Mixer Module offre la metodologia Frozen Rotor per risparmiare risorse e tempo computazionale. Questa simula il flusso rotante modellando la topologia del sistema come se fosse fisso mediante l'aggiunta di forze centrifughe e di Coriolis ai domini rotanti e risolvendo le equazioni di Navier-Stokes stazionarie. Questa funzione offre soluzioni ragionevolmente precise per miscelatori senza deflettori, tubazioni o altre entità geometriche le cui posizioni devono essere modellate rispetto alla macchina rotante. Può anche essere utilizzata per ridurre le risorse computazionali necessarie a risolvere un sistema rotante completamente instazionario. La soluzione raggiunta con il Frozen Rotor può essere usata come campo di inizializzazione per la soluzione tempo-dipendente, dove viene simulata la completa rotazione del rotore, per raggiungere uno stato pseudo-stazionario molto più velocemente che se si fosse iniziato con un flusso stazionario.

  • La metodologia Frozen Rotor riduce il tempo computazionale necessario per modellare miscelatori, come in questo esempio di simulazione della miscelazione di un fluido non newtoniano. La metodologia Frozen Rotor riduce il tempo computazionale necessario per modellare miscelatori, come in questo esempio di simulazione della miscelazione di un fluido non newtoniano.

La metodologia Frozen Rotor riduce il tempo computazionale necessario per modellare miscelatori, come in questo esempio di simulazione della miscelazione di un fluido non newtoniano.

Interfacce fisiche per il Mixer Module

Le simulazioni eseguite con il Mixer Module possono utilizzare la tecnologia sliding mesh tra un dominio che contiene la girante e un dominio circostante per l'area restante del miscelatore fino alle pareti. Le interfacce fisiche disponibili nel Mixer Module consentono di simulare flussi laminari e turbolenti, flussi incomprimibili e debolmente comprimibili e flussi non newtoniani. Le interfacce Macchine rotanti, Flusso turbolento supportano il modello k-epsilon, il modello k-omega e il modello k-epsilon per bassi numeri di Reynolds. È possibile utilizzare il modello k-epsilon per flussi turbolenti standard all'interno dei miscelatori, dato che offre un buon compromesso tra precisione e risorse computazionali. Il modello k-epsilon per bassi numeri di Reynolds è più preciso, ma richiede maggiori risorse. Allo stesso modo, il modello k-omega offre risultati più accurati, ma è meno robusto rispetto al modello k-epsilon.

Il Mixer Module offre anche interfacce multifisiche per un certo numero di fenomeni accoppiati, tra cui il flusso non isotermo, dove i gradienti di temperatura intervengono nelle equazioni della quantità di moto, sia per flussi laminari che turbolenti. Il Mixer Module offre anche un'interfaccia fisica per il flusso reagente, in cui le variazioni in composizione e densità, causate da reazioni chimiche, influenzano il campo di moto in recipienti contenenti macchine rotanti.

  • Il flusso non isotermo in un miscelatore è anche influenzato dal riscaldamento derivante dalle tubazioni, così come dagli effetti di raffreddamento per perdite di calore attraverso le pareti. Il flusso non isotermo in un miscelatore è anche influenzato dal riscaldamento derivante dalle tubazioni, così come dagli effetti di raffreddamento per perdite di calore attraverso le pareti.

Il flusso non isotermo in un miscelatore è anche influenzato dal riscaldamento derivante dalle tubazioni, così come dagli effetti di raffreddamento per perdite di calore attraverso le pareti.

Considerazioni sulle superfici libere nei miscelatori

La tecnologia di mesh mobile viene utilizzata nel Mixer Module per simulare le superfici libere. È stato introdotto un dominio specializzato in cui l'interfaccia liquido-liquido-solido è libera di traslare lungo le pareti e le superfici del rotore. È possibile specificare gli angoli di contatto tra le pareti e i fluidi, nonché le forze di tensione superficiale in una condizione al contorno specifica. Una libreria di coefficienti di tensione superficiale tra liquidi aiuta a caratterizzare l'interfaccia liquido-liquido tra il liquido miscelato e l'atmosfera che lo sovrasta. Questa include i coefficienti di tensione superficiale tra l'acqua e numerosi liquidi, quali benzene, esano e olio d'oliva, così come i coefficienti di tensione superficiale tra l'aria e alcuni liquidi come acqua, acetone ed etanolo.

Microfluidics Module

Nuovo modello: Ottimizzazione della dispersione in un microcanale

È stato aggiunto un nuovo esempio alla libreria dei modelli in cui si ottimizza la forma di un microcanale curvo per migliorare le prestazioni di un rilevatore di specie chimiche a valle della curva. La forma del canale è definita come un insieme di curve di Bézier, che dipendono da cinque parametri di ottimizzazione. Il modello calcola quindi i valori di questi parametri per ridurre al minimo la differenza di tempo necessaria al fluido per raggiungere il rilevatore mentre si sposta lungo le pareti interne ed esterne del canale curvo. Il modello utilizza il nuovo solutore BOBYQA (Ottimizzazione dei limiti per approssimazione quadratica), un solutore di ottimizzazione senza gradiente nella regione di confidenza scritto dal Professor M.J.D Powell (Cambridge).

  • Una banda di specie neutra si avvicina a una curva in un microcanale guidata dal flusso elettrosmotico (in alto). Se la forma del canale non è ottimizzata, la banda si disperde mentre si sposta attraverso la sezione curva (al centro). Utilizzando l'Optimization Module, il modello ottiene una geometria ottimizzata che consente alla banda di rimanere intatta (in basso). Una banda di specie neutra si avvicina a una curva in un microcanale guidata dal flusso elettrosmotico (in alto). Se la forma del canale non è ottimizzata, la banda si disperde mentre si sposta attraverso la sezione curva (al centro). Utilizzando l'Optimization Module, il modello ottiene una geometria ottimizzata che consente alla banda di rimanere intatta (in basso).

Una banda di specie neutra si avvicina a una curva in un microcanale guidata dal flusso elettrosmotico (in alto). Se la forma del canale non è ottimizzata, la banda si disperde mentre si sposta attraverso la sezione curva (al centro). Utilizzando l'Optimization Module, il modello ottiene una geometria ottimizzata che consente alla banda di rimanere intatta (in basso).

Molecular Flow Module

Nuovo modello: Ricostruzione Monte Carlo della densità numerica

È ora possibile modellare flussi molecolari utilizzando un approccio basato sulle particelle con il Particle Tracing Module. È stato aggiunto un nuovo modello di esempio che confronta la densità numerica calcolata nella geometria di una curva ad S utilizzando un approccio basato sulle particelle e l'interfaccia del Free Molecular Flow. Sebbene i risultati siano in accordo, l'approccio basato sulle particelle introduce rumore statistico e per la soluzione richiede un tempo 100 volte più grande. Questo dimostra il vantaggio del metodo del coefficiente angolare nel Molecular Flow Module rispetto a un approccio Monte Carlo.

  • Densità numerica (1/m3) calcolata nella geometria di una curva S. La scala di colori è la stessa per entrambi i grafici. Il grafico superiore è relativo a un approccio basato sulle particelle mentre il grafico inferiore è relativo l'interfaccia del Free Molecular Flow. Densità numerica (1/m3) calcolata nella geometria di una curva S. La scala di colori è la stessa per entrambi i grafici. Il grafico superiore è relativo a un approccio basato sulle particelle mentre il grafico inferiore è relativo l'interfaccia del Free Molecular Flow.

Densità numerica (1/m3) calcolata nella geometria di una curva S. La scala di colori è la stessa per entrambi i grafici. Il grafico superiore è relativo a un approccio basato sulle particelle mentre il grafico inferiore è relativo l'interfaccia del Free Molecular Flow.

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Heat Transfer Module

Nuovi metodi per l'irraggiamento nei mezzi partecipanti

Sono disponibili due nuovi metodi veloci ed efficienti per l'irraggiamento nei mezzi partecipanti:

  • Approssimazione di Rosseland
  • Approssimazione P1

Questi sono metodi approssimati e tendenzialmente meno precisi e generali rispetto al metodo all'ordinata discreta, disponibile sin dalle versioni precedenti del software. Tuttavia, questi metodi sono più veloci per simulare l'irraggiamento nei mezzi partecipanti. L'approssimazione di Rosseland è disponibile solo nelle interfacce complete Trasferimento di calore in solidi e fluidi e non è disponibile nell'interfaccia di solo irraggiamento per i mezzi partecipanti. Entrambi i metodi sono disponibili anche per geometrie 2D assialsimmetriche. A titolo di confronto, il modello di verifica Trasferimento di calore radiativo in Mezzi cilindrici finiti si risolve in un paio di secondi con il metodo di approssimazione P1, rispetto ad un tempo superiore alle due ore necessarie alla risoluzione con il metodo all'ordinata discreta.

  • Nuovi metodi per l'irraggiamento nei mezzi partecipanti. Nuovi metodi per l'irraggiamento nei mezzi partecipanti.

Nuovi metodi per l'irraggiamento nei mezzi partecipanti.

Nodo Multifisica per Effetto termoelettrico

I materiali che esibiscono l'effetto termoelettrico sono in grado di convertire le differenze di temperatura in tensioni elettriche, dato che il flusso termico contiene portatori di carica. In alternativa, l'applicazione di una tensione a questi materiali porta alla formazione di un gradiente di temperatura nel materiale. I dispositivi realizzati con questi materiali sono spesso utilizzati come raffreddatori termoelettrici per il raffreddamento di componenti elettronici o per refrigeratori portatili; ultimamente i dispositivi di raccolta dell'energia termoelettrica stanno iniziando a prendere piede.

Mentre il riscaldamento per effetto Joule (riscaldamento resistivo) è un fenomeno irreversibile, in linea di principio l'effetto termoelettrico è reversibile. L'effetto termoelettrico è conosciuto sotto tre nomi diversi che ne riflettono la scoperta in esperimenti indipendenti condotti da Seebeck, Peltier e Thomson. L'effetto Seebeck è la conversione delle differenze di temperatura in energia elettrica, l'effetto Peltier è la conversione dell'energia elettrica alle differenze di temperatura, l'effetto Thomson è il calore generato dal prodotto della densità di corrente e dei gradienti di temperatura. Questi tre effetti sono correlati a livello termodinamico.

La nuova interfaccia multifisica Thermoelectric Effect (effetto termoelettrico) è disponibile nell'Heat Transfer Module ed è una combinazione multifisica delle interfacce Electric Currents (correnti elettriche) e Heat Transfer in Solids (trasferimento di calore in solidi). La scelta dell'interfaccia nello wizard di implementazione della fisica del modello aggiungerà un nodo Multiphysics (multifisica) dedicato all'interno dell'Editor Modello per consentire di controllare gli accoppiamenti tra i singoli fenomeni fisici. In alternativa, si può iniziare con un'interfaccia monofisica, come Electric Currents (correnti elettriche) e successivamente aggiungervi l'interfaccia Heat Transfer in Solids (trasferimento di calore in solidi), che aggiungerà anche automaticamente il nodo Multiphysics (multifisica). Come con tutte le altre interfacce all'interno di COMSOL, l'interfaccia multifisica Thermoelectric Effect (effetto termoelettrico) può essere accoppiata a qualsiasi altra interfaccia fisica, ad esempio Solid Mechanics (meccanica dei solidi). Sono stati aggiunti due materiali termoelettrici alla libreria dei materiali: Tellururo di bismuto e Tellururo di piombo.

Modello termoelettrico di una gamba

Modello termoelettrico di una gamba con raffreddamento di Peltier. È un modello di verifica e dimostra l'uso della nuova interfaccia multifisica Thermoelectric Effect (effetto termoelettrico) e riproduce i risultati disponibili nella letteratura.

  • Il campo di temperatura mostra il raffreddamento risultante dagli effetti termoelettrici nel dispositivo. Il campo di temperatura mostra il raffreddamento risultante dagli effetti termoelettrici nel dispositivo.

Il campo di temperatura mostra il raffreddamento risultante dagli effetti termoelettrici nel dispositivo.

Nuovi metodi e variabili per bilanci di calore ed energia

Sono state migliorate le formulazioni matematiche per i calcoli di trasporto di calore, che ha portato a rivedere le variabili per i bilanci di calore ed energia. Inoltre, i flussi termici ai contorni possono ora essere calcolati con maggiore precisione.

Variabili per flussi al contorno

Per i flussi al contorno, le seguenti variabili forniscono ora il valore preciso dei flussi quando sono disponibili:

  • ndflux: Normal convective heat flux (flusso di calore per convezione in direzione normale)
  • nteflux: Normal total energy flux (flusso di energia normale totale)
  • ntflux: Normal total heat flux (flusso termico normale totale)

Queste variabili di flusso al contorno sono disponibili in tutte le interfacce fisiche Heat Transfer e in tutte le interfacce multifisiche che includono l'Heat Transfer. Il nuovo metodo è attivo per impostazione predefinita, ma può essere disattivato deselezionando la casella di controllo Compute boundary fluxes (calcola i flussi al contorno) nella sezione Discretization (discretizzazione) delle interfacce fisiche per il trasferimento di calore. Per visualizzare la sezione Discretization (discretizzazione), serve abilitarla dal menu Mostra della barra degli strumenti dell'Editor Modello. Se questa casella non è selezionata, i calcoli dei flussi ai contorni saranno eseguiti estrapolando i valori dagli elementi finiti adiacenti, che era il metodo usato in COMSOL 4.3b e nelle versioni precedenti.

Variabili per bilanci di calore ed energia globali

Il bilancio energetico è ora più facile e veloce da verificare grazie all'introduzione di nuove variabili globali. La valutazione di queste quantità scalari elimina la necessità di integrare tutti i contributi al bilancio energetico su domini, contorni, spigoli e punti.

Le seguenti variabili globali sono stati aggiunte alle interfacce Heat Transfer in Solids (trasferimento di calore in solidi), Heat Transfer in Fluids (trasferimento di calore in fluidi), Heat Transfer in Porous Media (trasferimento di calore nei mezzi porosi), Heat Transfer with Phase Change (trasferimento di calore con cambiamento di fase) e Heat Transfer in Biological Tissue (trasferimento di calore in tessuti biologici):

  • dEiInt: Total accumulated heat power (potenza termica totale accumulata)
  • dEi0Int: Total accumulated energy power (potenza energetica totale accumulata)
  • ntfluxInt: Total net heat power (potenza termica totale netta)
  • ntefluxInt: Total net energy power (potenza energetica totale netta)
  • QInt: Total heat source (sorgente termica totale)
  • WInt: Total work source (sorgente di lavoro totale)
  • WnsInt: Total fluid losses (perdite di fluido totali)

Le seguenti variabili globali sono state aggiunte a molte delle condizioni al contorno di trasferimento termico:

  • Tave: Weighted average temperature (temperatura media ponderata)
  • ntfluxInt: Total net heat power (potenza termica totale netta)
  • ntefluxInt: Total net energy power (potenza energetica totale netta)
  • ntfluxInt_u: Total net heat power, upside (potenza termica totale netta, lato superiore)
  • ntefluxInt_u: Total net energy power, upside (potenza energetica totale netta, lato superiore)
  • ntfluxInt_d: Total net heat power, downside (potenza termica totale netta, lato inferiore)
  • ntefluxInt_d: Total net energy power, downside (potenza energetica totale netta, lato inferiore)

Modello di raffreddamento e solidificazione del metallo

Questo esempio illustra un processo di colata continua con le interfacce Heat Transfer with Phase Change (trasferimento di calore con cambiamento di fase) e Surface-to-Ambient Radiation (irraggiamento superficie-ambiente). Il metallo liquido viene versato in uno stampo avente sezione trasversale uniforme. L'esterno dello stampo viene raffreddato e il metallo solidifica mentre scorre. Quando il metallo esce dallo stampo è completamente solidificato all'esterno, ma risulta essere ancora liquido all'interno. Il metallo continuerà a raffreddarsi fino ad una totale solidificazione, al punto che potrà essere tagliato in sezioni. Questo modello non include il calcolo del campo di flusso del metallo liquido; si presume che la velocità del metallo rimanga sempre costante. La transizione di fase da fuso a solido è modellata tramite un calore specifico dipendente dalla temperatura. In tale modello altamente non lineare vengono prese in considerazione le tecniche per la selezione di una corretta mesh al fine del raggiungimento della convergenza.

  • Contorno di fase tra metallo liquido e solido in un processo di colata continua. Contorno di fase tra metallo liquido e solido in un processo di colata continua.

Contorno di fase tra metallo liquido e solido in un processo di colata continua.

Trasferimento di calore in tessuti biologici con analisi dell'integrale del danno

La necrosi tissutale (danni permanenti o morte del tessuto vivente) avviene in presenza di uno dei due fattori seguenti: il tessuto assorbe una quantità eccessiva di energia termica o viene superata una temperatura critica (tipicamente il punto di ebollizione). Questa analisi viene utilizzata in procedure medico-chirurgiche basate sul riscaldamento dei tessuti. L'assorbimento di energia termica viene spesso modellato dai cosiddetti integrali del danno. L'interfaccia Biological Tissue (tessuto biologico) nell'Heat Transfer Module comprende due forme di integrale del danno: Soglia di temperatura e Assorbimento di energia.

  • La simulazione di ablazione tumorale mostra la porzione di tessuto necrotico come tracciato di sezione trasversale in tre punti diversi rispetto al tempo trascorso. La simulazione di ablazione tumorale mostra la porzione di tessuto necrotico come tracciato di sezione trasversale in tre punti diversi rispetto al tempo trascorso.

La simulazione di ablazione tumorale mostra la porzione di tessuto necrotico come tracciato di sezione trasversale in tre punti diversi rispetto al tempo trascorso.

La formulazione Temperature Threshold (temperatura di soglia) è una semplice disuguaglianza integrata indicante quanto tempo un tessuto sia rimasto sopra una certa temperatura. I parametri definiti dall'utente comprendono Damage Temperature (temperatura di danno), Damage Time (tempo di danno) e Necrosis Temperature (temperatura di necrosi). In questo caso, si presume che la necrosi tissutale avvenga a causa dei due meccanismi seguenti:

  • Quando la temperatura del tessuto supera una data temperatura per più di un certo periodo di tempo
  • Non appena la temperatura del tessuto supera la temperatura di necrosi

La formulazione Assorbimento di energia utilizza un'espressione di tipo Arrhenius per stimare direttamente l'energia assorbita. I parametri definiti dall'utente includono il fattore di frequenza e l'energia di attivazione per l'equazione di Arrhenius integrata.

Le proprietà del materiale del tessuto danneggiato sono modificate per tener conto dell'influenza del danno tissutale. La conducibilità e la capacità termica effettiva (densità x capacità termica) sono modificate a fronte della frazione di volume del tessuto necrotico. Sono disponibili sei nuovi biomateriali generici nella libreria dei materiali fornita con l'Heat Transfer Module: Osso, Grasso, Fegato, Muscolo, Prostata e Pelle.

La nuova interfaccia fisica per il trasferimento di calore nei tessuti biologici con gli integrali del danno è disponibile per Heat Transfer in Solids (trasferimento di calore in solidi) e in tutte le combinazioni multifisiche possibili ove partecipi questa interfaccia, tra cui:

  • Joule Heating (riscaldamento per effetto Joule)
  • Induction Heating (riscaldamento per induzione)
  • Microwave Heating (riscaldamento con microonde)
  • Laser Heating (riscaldamento laser)
  • Thermal Stress (sollecitazione termica)
  • Joule Heating and Thermal Expansion (riscaldamento per effetto Joule e dilatazione termica)
  • Thermoelectric Effect (effetto termoelettrico)

Due modelli - Microwave Cancer Therapy (Terapia tumorale con microonde) e Tumor Ablation (Ablazione tumorale) - disponibili nella libreria dei modelli dell'Heat Transfer Module sono stati aggiornati con la nuova analisi dell'integrale del danno.

Sorgenti di calore lineari e puntuali sull'asse di simmetria

Per modelli 2D assialsimmetrici, è ora possibile definire sorgenti di calore lineari e puntuali sull'asse di simmetria. La precedente sorgente di calore puntuale è stata sostituita da una di tipo lineare, applicabile ai punti, che ora offre l'opzione Total Line Power (potenza lineare totale). La Line Heat Source on Axis (sorgente di calore lineare sull'asse) è applicabile solo all'asse di simmetria. La Line Heat Source (sorgente di calore lineare) è applicabile ai punti e rappresenta una linea in rivoluzione attorno all'asse di simmetria. Questa feature non è applicabile all'asse di simmetria. La Point Heat Source (sorgente di calore puntuale) è una sorgente puntiforme applicabile solo ai punti sull'asse di simmetria. In 2D, la Point Heat Source (sorgente di calore puntuale) è stata sostituita da Line Heat Source (condizione di tipo lineare) applicabile ai punti e ora offre l'opzione Total Line Power (potenza lineare totale) attraverso la selezione di uno spessore e di più punti, che rappresentano una linea.

Trasferimento di calore nei mezzi porosi

Sistemi di coordinate per mezzi porosi anisotropi

Nell'interfaccia Heat Transfer in Porous Media (trasferimento di calore nei mezzi porosi), è ora possibile scegliere qualsiasi sistema di coordinate dal nodo Definition (definizioni). Ciò è utile quando si definisce il trasferimento di calore nei materiali anisotropi dove la conducibilità termica varia in funzione della direzione.

Si possono ora definire facilmente più materiali porosi utilizzando le selezioni di materiale e quindi collegando la proprietà del materiale fluido a un altro materiale dall'elenco dei materiali del dominio. In questo modo si evitano duplicazioni nel trasferimento di calore in mezzi porosi.

Condizioni al contorno di tipo Ventola, Ventola interna, Griglia, Barriera e Pompa a vuoto

Le condizioni al contorno di tipo Fan (ventola), Interior Fan (ventola interna), Grille (griglia), Screen (barriera) e Vacuum Pump (pompa a vuoto) sono ora disponibili nel CFD Module e nell'Heat Transfer Module.

Nuovi modelli di efficienza termica delle finestre, ai sensi della norma ISO 10077-2:22012

Questi modelli di benchmark riproducono i dieci casi di prova della normativa ISO 10077-2:2012 in relazione all'efficienza termica delle finestre. L'efficienza termica viene valutata in base alla conduttanza e trasmittanza termica e i risultati sono convalidati a fronte dei dati pubblicati.

  • Il grafico di temperatura di un modello di benchmark dell'efficienza termica ove i risultati sono convalidati a fronte dei dati pubblicati. Il grafico di temperatura di un modello di benchmark dell'efficienza termica ove i risultati sono convalidati a fronte dei dati pubblicati.

Il grafico di temperatura di un modello di benchmark dell'efficienza termica ove i risultati sono convalidati a fronte dei dati pubblicati.

Modello di dissipatore di calore con impilamento di dischi

Questo modello mostra gli effetti di raffreddamento con un dissipatore di calore con impilamento di dischi su un componente elettronico. Il dissipatore di calore è costituito da diversi dischi sottili di alluminio impilati intorno a una colonna cava centrale. Tale configurazione consente di raffreddare ampie superfici delle alette in alluminio con l'aria a temperatura ambiente.

  • Visualizzazione della temperatura in un dissipatore di calore con impilamento di dischi. Visualizzazione della temperatura in un dissipatore di calore con impilamento di dischi.

Visualizzazione della temperatura in un dissipatore di calore con impilamento di dischi.

Effetti termici del sole come sorgente di calore radiativa esterna

Questo modello, che rappresenta un ombrellone e due borse frigo, illustra come sia possibile modellare gli effetti termici del sole come sorgente di calore radiativa esterna. La simulazione va dalle ore 10 alle 16. Durante questo lasso di tempo, l'ombrellone protegge le borse frigo dall'irradiazione solare. Questo modello utilizza la sorgente di calore radiativa esterna con l'opzione di posizione del sole. La posizione del sole e gli effetti ombra sono aggiornati automaticamente durante la simulazione.

  • Modello tutorial costituito da due borse frigo poste accanto all'ombrellone, dove viene calcolata la temperatura per valutare l'effetto dell'irradiazione solare dalle 10 alle 16. Modello tutorial costituito da due borse frigo poste accanto all'ombrellone, dove viene calcolata la temperatura per valutare l'effetto dell'irradiazione solare dalle 10 alle 16.

Modello tutorial costituito da due borse frigo poste accanto all'ombrellone, dove viene calcolata la temperatura per valutare l'effetto dell'irradiazione solare dalle 10 alle 16.

Structural Mechanics Module

Contatto con il metodo Penalty

È disponibile un nuovo metodo per la modellazione del contatto: l'approccio Penalty. Rispetto alla classica formulazione Augmented Lagrangian, il metodo Penalty è più robusto e converge più velocemente. Infatti, evita di risolvere i gradi di libertà associati alla pressione di contatto ed elimina la necessità di uno speciale solutore segregato. Sebbene acceleri la soluzione, la formulazione penalty non converge a distanza zero tra le superfici di contatto e la formulazione che stima la pressione di contatto non è tanto precisa quanto la robusta formulazione Augmented Lagrangian. Le formulazioni per la determinazione della pressione di contatto e della forza di attrito sono tra loro indipendenti. È pertanto possibile selezionare il metodo di contatto desiderato nelle nuove sezioni Contact Pressure Method e Tangential Force Method della finestra di selezione associata al Contatto.

Il fattore penalty deve essere definito dall'utente. È anche possibile definire un offset per la pressione normale. Questo significa che la compenetrazione può essere ridotta fornendo in partenza una buona stima della pressione di contatto. Per quanto riguarda la modellazione dell'Attrito, esso può ereditare il fattore penalty dal nodo padre nel caso in cui si utilizzi il metodo penalty anche per la modellazione della pressione di contatto normale.

  • Analisi di un collegamento con bulloni precaricati e contatto meccanico. Il tubo è soggetto a un momento flettente esterno. Viene calcolato lo sforzo dei bulloni in funzione del carico esterno applicato. Analisi di un collegamento con bulloni precaricati e contatto meccanico. Il tubo è soggetto a un momento flettente esterno. Viene calcolato lo sforzo dei bulloni in funzione del carico esterno applicato.

Analisi di un collegamento con bulloni precaricati e contatto meccanico. Il tubo è soggetto a un momento flettente esterno. Viene calcolato lo sforzo dei bulloni in funzione del carico esterno applicato.

Nuovi carichi e forze: Gravità, Forze centrifughe, Spin-softening, Forze di Coriolis e Forze di Eulero

Le forze e i carichi di massa come gravità, forze centrifughe, forze di Coriolis e forze di Eulero possono ora essere aggiunti con l'aiuto di due nuove opzioni, Gravity (gravità) e Rotating Frames (sistemi di riferimento rotanti). Ciò semplifica la definizione di carichi che agiscono su tutti gli oggetti aventi massa, cioè domini con densità di massa, masse puntuali, masse aggiunte, connettori rigidi con massa, ecc. Le forze e i carichi vengono aggiunti a livello del dominio, anche se possono essere applicati automaticamente alle funzionalità a livello di superfici, lati e punti. Sono supportati i casi di carico.

La funzionalità Rotating Frame (Sistema di riferimento rotante) include tutti i tipi di forze fittizie che agiscono su un sistema in rotazione. Per impostazione predefinita, sono incluse la forza centrifuga e lo spin softening (effetti di rammollimento dovuti a spin).

  • Impostazioni della funzionalità Rotating Frame (Sistema di riferimento rotante). Impostazioni della funzionalità Rotating Frame (Sistema di riferimento rotante).

Impostazioni della funzionalità Rotating Frame (Sistema di riferimento rotante).

Il tutorial di rotodinamica Rotating Blade, disponibile nella libreria dei modelli, è stato aggiornato e ora utilizza i carichi del sistema di riferimento rotante predefinito piuttosto che le espressioni per il carico di volume.

Poiché a volte si utilizza la massa aggiunta per descrivere effetti di carico che non sono reali masse strutturali, il contributo dalla massa aggiunta deve essere trascurato. L'opzione per includere o escludere questo contributo è disponibile mediante una casella di controllo in una nuova sezione chiamata Frame Acceleration Forces.

Nuovo nodo Multifisica per Sforzo termico

COMSOL ha introdotto i nodi Multifisica per facilitare la modellazione di applicazioni multifisiche, come gli sforzi termici. Questi nodi offrono un controllo migliore sulla modellazione e consentono di accrescere la complessità del flusso di lavoro aggiungendo ulteriori interfacce monofisiche. L'aggiunta dell'interfaccia Thermal Stress (Sforzo termico) dall'Editor del Modello aggiungerà le interfacce Solid Mechanics (Meccanica dei solidi) e Heat Transfer in Solids (Trasferimento di calore nei solidi) e il nodo Multifisica che è creato su misura per la simulazione degli accoppiamenti fisici implicati nella modellazione dello sforzo termico. In alternativa, se si è già impostata l'interfaccia Solid Mechanics (Meccanica dei solidi) e parte della modellazione è già avvenuta, aggiungendo l'interfaccia Heat Transfer in Solids (Trasferimento di calore nei solidi), il nodo Multifisica verrà automaticamente aggiunto nell'Editor del Modello .

Anche l'interfaccia Joule Heating and Thermal Expansion (Riscaldamento per effetto Joule e dilatazione termica) aggiunge il nuovo nodo Multifisica. La scelta di questa interfaccia direttamente dal Creatore modelli aggiungerà le interfacce Electric Currents (Correnti elettriche), Heat Transfer in Solids (Trasferimento di calore nei solidi) e Solid Mechanics (Meccanica dei solidi) all'Editor del Modello, oltre al nodo Multifisica. È anche possibile aggiungere le interfacce monofisiche contribuenti in sequenza per aumentare la complessità del modello. Una volta aggiunta la seconda interfaccia fisica, il nodo Multifisica verrà visualizzato nell'Editor del Modello. Le possibilità di definizione degli accoppiamenti multifisici aumenteranno dopo l'aggiunta della terza interfaccia fisica. Si potranno quindi eseguire diverse simulazioni sul modello, incluse varianti negli accoppiamenti multifisici e si potranno attivare e disattivare questi accoppiamenti velocemente attraverso il nodo Multifisica.

Novità sulla viscoelasticità

Il nuovo sottonodo Viscoelasticity (Viscoelasticità) è disponibile per i sottonodi Linear Elastic Materials (Materiali elastici lineari). Ciò consente l'estensione diretta dei modelli elastici lineari con proprietà viscoelastiche. La combinazione delle interfacce Linear Elastic Materials ((Materiale elastico lineare) e Viscoelasticity (Viscoelasticità) sostituisce la funzionalità Linear Viscoelastic Material (Materiale viscoelastico lineare) disponibile nelle versioni precedenti. Con la nuova formulazione non è più necessario utilizzare la fase di inizializzazione viscoelastica nel nodo Solutore.

Sono disponibili due nuovi modelli di materiale viscoelastico: il modello solido lineare standard e il modello di Kelvin-Voigt. Questi si aggiungono al modello di Maxwell generalizzato, già disponibile nelle versioni precedenti.

La proprietà Static Stiffness (Rigidezza statica) consente di scegliere tra Rigidezza istantanea o Rigidezza a lungo termine nelle analisi stazionarie.

La sezione Thermal Effects (Effetti termici) comprende ora due nuove formulazioni per imporre la traslazione temporale a solidi termoreologicamente semplici: traslazione di Arrhenius e Definita dall'utente. Queste si aggiungono alla funzione di traslazione di Williams-Landel-Ferry (WLF) già disponibile.

Connessioni solido/shell/trave

L'impostazione di modelli con solidi, elementi shell e travi risulta enormemente semplificata grazie all'introduzione delle connessioni solido/shell/trave. È possibile definire tipi di connessioni differenti:

3D

  • Connessione tra un lato di una shell e una superficie del dominio solido
  • Connessione tra una superficie shell e una superficie del dominio solido ("cladding")

2D

  • Connessione tra un punto di un elemento trave e un contorno solido
  • Connessione tra un elemento trave e un contorno solido

Panoramica delle connessioni

In tutti i casi, una connessione viene creata per mezzo dell'aggiunta di due nodi, uno in ogni interfaccia fisica.

Connessione solido/shell

Nella finestra Shell connection (Connessione shell) nell'interfaccia Solid Mechanics (Meccanica dei solidi) sono disponibili le seguenti impostazioni:

  • L'entità connessa ha due selettori:
  • Shell edge (Lato shell) o Contour Shell (Superficie shell)
  • L'opzione Solid Connection (Connessione solido) nell'interfaccia Shell che fornisce l'altra metà della connessione

  • L'area connessa è utilizzata per una connessione lato/superficie e determina l'estensione della superficie del solido connessa alla shell. Il caso predefinito è Shell Thickness (Spessore shell), che prevede che la superficie di collegamento, dello spessore della shell, si distribuisca equamente sopra e sotto la superficie media della shell stessa. Se si seleziona Selected Boundaries (Contorni selezionati), viene connessa l'intera selezione. Nell'ultimo caso, Distance from shell mid-surface (Distanza dalla superficie intermedia shell), l'utente ha il pieno controllo su quanto la superficie di connessione si estenda a partire dal lato dell'elemento shell.

  • Quando è selezionata l'opzione Shell Boundary (Superficie shell), viene utilizzato il tipo Boundary (Superficie) per una connessione superficie/superficie. Nel caso di connessione di tipo Shared (Condiviso), la superficie dell'elemento shell è una faccia del solido (ciò non vale per l'opzione Parallel).

  • Quando si seleziona Parallel (Parallelo), ci sono tre opzioni per calcolare la distanza tra l'elemento shell e il solido: in base alle proprietà della shell, in base alla distanza geometrica tra le due superfici e in base a un'espressione definita dall'utente.

Connessione shell/solido

Nella finestra Solid Connection (Connessione solido) nell'interfaccia Shell è disponibile una sola impostazione per l'opzione edge-to-boundary (lato/superficie): Connection type (Tipo di connessione). La selezione predefinita Softened connection è molto accurata, ma presenta alcuni svantaggi: aggiunge nuovi gradi di libertà sui lati dell'elemento shell e può diventare singolare se la mesh sul solido è molto rada. L'opzione Simplified connection (connessione Semplificata) è simile a un connettore rigido locale e vincola il solido all'elemento shell, introducendo disturbi di sforzo a livello locale. Il caso 2D è analogo, ma con le travi al posto degli elementi shell.

Nuova funzionalità di dominio rigido

Una nuova funzionalità denominata Rigid Domain (Dominio rigido) è stata aggiunta all'interfaccia Solid Mechanics (Meccanica dei solidi) e sostituisce il sottonodo Rigid Domain (Dominio rigido) sotto Rigid Connector (Connettore rigido). L'opzione Rigid Domain è disponibile per le interfacce Solid Mechanics e Multibody Dynamics. Questa funzionalità offre diversi vantaggi rispetto al precedente sottonodo Rigid Domain, tra cui:

  • Si tratta di un vero modello di materiale e sostituisce altri modelli di materiale come Linear Elastic (Elastico lineare)
  • Ha propri gradi di libertà che può inizializzare con valori iniziali
  • Ha propri vincoli specializzati e specifiche condizioni al contorno di carico sotto forma di sottonodi
  • È molto facile definire una posizione utilizzando il baricentro di superfici, spigoli o punti selezionati per inizializzare, imporre o applicare un carico
  • Supporta le condizioni al contorno di carico strutturale come gravità, sistema di riferimento rotante, carico di volume e letto di molle
  • Elimina automaticamente le condizioni al contorno di vincolo strutturale non applicabili
  • Crea continuità automatica con i modelli di materiale vicini
  • Ha proprie variabili di postprocessing globali e di postprocessing del dominio, analogamente ad altri modelli di materiale
  • È possibile tracciare graficamente i risultati all'interno di Rigid Domain

Travi di Timoshenko

La formulazione dell'elemento trave è stata completamente rivoluzionata in modo che da tener conto della flessibilità a taglio (la cosiddetta teoria di Timoshenko). Si tratta di un'aggiunta alle travi di Eulero-Bernoulli precedentemente disponibili. Le travi di Timoshenko vengono utilizzate quando le dimensioni della sezione trasversale sono relativamente grandi rispetto alla lunghezza della trave, ma abbastanza sottili da consentire un'approssimazione. Nel caso della teoria di Timoshenko, devono essere specificati i fattori di correzione a taglio oltre ai dati di sezione trasversale.

Una nota sulla retro-compatibilità: se viene aperto un vecchio modello, viene utilizzata la formulazione di Eulero-Bernoulli. La selezione Beam Formulation (Formulazione della trave) apparirà comunque, ma in questo caso non può essere cambiata da Eulero-Bernoulli. Se si visualizzano le Advanced Physics Options (Opzioni avanzate dell'interfaccia fisica), viene visualizzata la nuova sezione Backward Compatibility (Retro-compatibilità). Se si deseleziona la casella Use pre 4.4 formulation (Usa formulazione pre 4.4), verrà utilizzata la nuova formulazione. Questo consente di utilizzare le travi di Timoshenko, ma si dovranno gestire manualmente le impostazioni del solutore riguardanti segregazione e scala. Questo retaggio non supporta travi accoppiate a solidi o elementi shell, se vengono utilizzati gli stessi nomi per i gradi di libertà in entrambe le interfacce fisiche.

Impostazioni del fattore di correzione a taglio per le travi di Timoshenko.

Nonlinear Structural Materials Module and Geomechanics Module

Incrudimento plastico

Esiste ora un'opzione di selezione From material (Da materiale) per la funzione d'incrudimento nel nodo Plasticità. Questa semplifica la creazione di nuove librerie dei materiali con proprietà elastoplastiche.

Densità di energia plastica dissipata

L'energia plastica dissipata ora può essere calcolata per Creep, Plasticità e Viscoelasticità, tutti disponibili come funzioni secondarie di un materiale elastico lineare. Tuttavia, questa azione aggiunge un ulteriore grado di libertà alla soluzione, che richiede risorse computazionali supplementari. È possibile scegliere se includere o meno questa caratteristica abilitandola oppure disabilitandola nella sezione Energy Dissipation (Dissipazione di energia) delle finestre Linear Elastic Material (Materiale elastico lineare) e Hyperelastic Material (Materiale iperelastico). Ciò è possibile solo se è abilitata la casella Show Advanced Physics Options (Mostra opzioni avanzate per le interfacce fisiche).

Fatigue Module

Nuovi modelli di fatica e fatica termica

Il Fatigue Module ha aggiunto la funzionalità della fatica termica attraverso due famiglie di modelli di fatica. Uno è in grado di prevedere il fenomeno della fatica in base alle deformazioni anelastiche e l'altro in base all'energia dissipata. Entrambi i modelli sono adatti anche per stimare la fatica a basso numero di cicli nei materiali duttili.

Modelli di fatica basati sull'energia

L'opzione Energy Based Fatigue (fatica basata sull'energia) offre modelli di fatica che si basano sulla dissipazione di energia. Sono disponibili due modelli:

  • Morrow
  • Darveaux

Il modello di Morrow utilizza la valutazione della vita a fatica nei singoli punti, mentre il modello di Darveaux calcola la vita a fatica in base alla dissipazione di energia mediata sul volume. Il modello di Darveaux è disponibile solo a livello di dominio, mentre il modello di Morrow è disponibile a tutti i livelli dimensionali. La media sul volume nel modello di Darveaux può essere valutata in due modi: per l'opzione Domini individuali, ogni singolo dominio geometrico viene valutato separatamente; mentre per l'opzione Selezione intera, la media del volume è valutata simultaneamente su tutti i domini geometrici. Poiché il modello di Darveaux separa la vita totale in inizializzazione e propagazione cricca, è possibile valutare il numero di cicli necessari per ogni evento.

  • Previsione della vita utile del materiale di saldatura in base alla media volumetrica di energia dissipata secondo il modello di Darveaux. Previsione della vita utile del materiale di saldatura in base alla media volumetrica di energia dissipata secondo il modello di Darveaux.

Previsione della vita utile del materiale di saldatura in base alla media volumetrica di energia dissipata secondo il modello di Darveaux.

In entrambi i modelli di fatica si possono valutare diversi tipi di cambiamento energetico. Quelli predefiniti sono:

  • Creep dissipation density (densità di dissipazione dovuta a creep)
  • Plastic dissipation density (densità di dissipazione per deformazione plastica)
  • Total dissipation density (densità di dissipazione totale)
  • User defined (definito dall'utente)

Le prime tre opzioni richiedono che la modellazione avvenga con un materiale non lineare e che il calcolo della dissipazione di energia sia abilitato utilizzando le Advanced Physics Options (opzioni avanzate dell'interfaccia fisica). L'opzione User defined (definito dall'utente) consente di specificare una variabile della densità di energia personalizzata e di utilizzarla in uno dei modelli di cui sopra. A questo fine, si possono combinare le variabili di energia esistenti o definire nuove variabili di energia in base alle equazioni utilizzando una delle interfacce matematiche per PDE e ODE.

Modelli di fatica Coffin-Manson basati sulla deformazione

La famiglia di modelli basati sulla deformazione è stata ampliata con l'aggiunta di un modello basato sulla legge di Coffin-Manson. Questo modello è ampiamente utilizzato per la valutazione della fatica a basso numero di cicli.

Il modello è stato modificato in modo che sia possibile utilizzare diversi tipi di deformazione anelastica nella legge di Coffin-Manson. Sono disponibili i seguenti tipi di deformazione:

  • Effective creep strain (deformazione di creep efficace)
  • Effective plastic strain (deformazione plastica efficace)
  • User defined (definita dall'utente)

L'opzione User defined (definita dall'utente) consente di valutare tutti gli altri sforzi definiti in una qualsiasi delle interfacce strutturali o di valutare un'espressione di deformazione personalizzata basata sulle equazioni utilizzando una delle interfacce matematiche per PDE e ODE. Ciò consente di valutare le diverse componenti di deformazione a taglio e normale e persino i diversi contributi del creep, come il creep secondario, per simulare la fatica. La relazione di Coffin-Manson originale viene ottenuta selezionando Effective plastic strain (deformazione plastica efficace) come opzione di Inelastic strain (deformazione anelastica).

Nuovo modello tutorial: Thermal Fatigue in a Solder Joint of a Surface Mount Resistor (Fatica termica nel giunto saldato di una resistenza a montaggio superficiale)

Il nuovo tutorial illustra una resistenza a montaggio superficiale sottoposta a cicli termici accelerati. La variazione termica ciclica che avviene in 2 minuti è pari a 50 °C ed è seguita da una pausa di 3 minuti. Gli sforzi termici sono il risultato della dilatazione termica in diverse parti dell'assemblato. La saldatura che unisce la resistenza al circuito stampato è l'anello più debole dell'assemblato e risponde in maniera non lineare ai cambiamenti di temperatura e di tempo (modellato con il modello di materiale a scorrimento viscoso di Garofalo). Al fine di assicurare l'integrità strutturale del componente, viene eseguita un'analisi di fatica basata sulla deformazione a creep e sull'energia dissipata. Sono simulati diversi cicli di riscaldamento e raffreddamento seguiti da uno studio di fatica.

  • Guarda lo screenshot »
  • La previsione di vita del materiale di saldatura in base alla media del volume di energia dissipato secondo il modello di Darveaux. La previsione di vita del materiale di saldatura in base alla media del volume di energia dissipato secondo il modello di Darveaux.

Il cambiamento nella deformazione a creep efficace e nella componente di creep al taglio, valutati nella sezione a saldatura sottile tra la resistenza e il circuito stampato.

  • La previsione di vita del materiale di saldatura in base alla media del volume di energia dissipato secondo il modello di Darveaux. La previsione di vita del materiale di saldatura in base alla media del volume di energia dissipato secondo il modello di Darveaux.

L'energia dissipata espressa con ciclo di isteresi di sforzo-deformazione al taglio, valutata nella sezione a saldatura sottile tra la resistenza e il circuito stampato

Multibody Dynamics Module

Tre nuovi tipi di giunto: Giunto fisso, Giunto di distanza e Giunto universale

Sono stati aggiunti tre tipi di giunto al Multibody Dynamics Module: Fixed Joint (Giunto fisso), Distance Joint (Giunto di distanza) e Universal Joint (Giunto universale), sotto l'opzione More Joints (Altri giunti) nel menù a tendina Joints (Giunti). Questi nuovi tipi di giunto sono diversi da quelli già disponibili, in quanto sono più astratti e non hanno alcuna opzione secondaria. Un giunto fisso salda due parti tra loro. Un giunto di distanza è simile a un collegamento rigido con giunti sferici alle estremità, ma la distanza può cambiare dal momento che è possibile impostare una variabile nel campo Extension (Estensione). Un giunto universale è anche conosciuto con il nome di giunto cardanico.

Attrito sui giunti

È ora possibile aggiungere l'attrito ai tipi di giunto prismatico, a cerniera, cilindrico, a vite, piano e sferico. L'attrito può essere incluso in modelli di dinamica multicorpo soltanto negli studi tempo-dipendenti.

Acoustics Module

Aeroacustica con Linearized Euler Equations (equazioni di Eulero linearizzate)

Le simulazioni di aeroacustica comporterebbero a livello teorico la soluzione delle equazioni di Navier-Stokes per il flusso completamente comprimibile nel dominio del tempo. Le onde di pressione acustica formerebbero di conseguenza un sottoinsieme della soluzione fluida. Questo approccio non è molto pratico nelle applicazioni reali perché richiede enormi risorse di memoria e tempo computazionale. Per risolvere molti problemi pratici di ingegneria, viene quindi utilizzato un approccio disaccoppiato a due fasi: risolvere prima il flusso fluido e quindi le perturbazioni acustiche del flusso.

Le nuove interfacce fisiche Linearized Euler (equazioni di Eulero linearizzate) calcolano le variazioni acustiche di pressione, velocità e densità in un dato flusso di fondo medio. Risolvono le equazioni di Eulero linearizzate, tra cui l'equazione dell'energia, considerando che il flusso di fondo sia un gas ideale (o ben approssimabile con un gas ideale) e che non vi siano perdite termiche o viscose. Le interfacce fisiche Linearized Euler (equazioni di Eulero linearizzate) sono disponibili per il dominio del tempo e della frequenza e per gli studi alle frequenze proprie.

Esempi di applicazione includono l'analisi della propagazione del rumore di isoreattori, la modellazione delle proprietà di attenuazione di marmitte in presenza di un flusso non isotermico e lo studio dei flussimetri per gas. Tutte queste situazioni riguardano casi in cui un flusso di gas di fondo influisce sulla propagazione delle onde acustiche nel fluido.

Di seguito è riportato l'esempio di un modello di validazione prelevato da un paper (A. Agarwal, P. J. Morris e R. Mani, AIAA 42, pg. 80, 2009), che riflette anche un problema benchmark del quarto laboratorio di aeroacustica computazionale (CAA) (atti del 4° laboratorio CAA su problemi benchmark, NASA CP, 2004-212954, 2004). Una sorgente puntiforme gaussiana è posta nel getto ad alta velocità con forti gradienti. Il getto influisce notevolmente sulla propagazione delle onde sonore nel liquido. In questo modello di esempio, disponibile nella Model Library (libreria dei modelli), è presente un risultato analitico concorde con i risultati del modello.

  • Una sorgente puntiforme gaussiana è posta in un getto ad alta velocità con forti gradienti. Il flusso a Mach 0,75 entra da sinistra lungo l'asse x negativo. A causa della simmetria, è calcolata solo la parte superiore (y>0) del dominio fluido. Il flusso influisce notevolmente sulla propagazione delle onde sonore nel fluido; il campo di velocità distorce visibilmente le onde di pressione acustica. Per simulare un dominio di modellazione illimitato e assorbire le onde di pressione in uscita, per il modello del dominio di frequenza vengono utilizzati i PML (strati assorbienti perfettamente adattati). Una sorgente puntiforme gaussiana è posta in un getto ad alta velocità con forti gradienti. Il flusso a Mach 0,75 entra da sinistra lungo l'asse x negativo. A causa della simmetria, è calcolata solo la parte superiore (y>0) del dominio fluido. Il flusso influisce notevolmente sulla propagazione delle onde sonore nel fluido; il campo di velocità distorce visibilmente le onde di pressione acustica. Per simulare un dominio di modellazione illimitato e assorbire le onde di pressione in uscita, per il modello del dominio di frequenza vengono utilizzati i PML (strati assorbienti perfettamente adattati).

Una sorgente puntiforme gaussiana è posta in un getto ad alta velocità con forti gradienti. Il flusso a Mach 0,75 entra da sinistra lungo l'asse x negativo. A causa della simmetria, è calcolata solo la parte superiore (y>0) del dominio fluido. Il flusso influisce notevolmente sulla propagazione delle onde sonore nel fluido; il campo di velocità distorce visibilmente le onde di pressione acustica. Per simulare un dominio di modellazione illimitato e assorbire le onde di pressione in uscita, per il modello del dominio di frequenza vengono utilizzati i PML (strati assorbienti perfettamente adattati).

Le condizioni al contorno per le interfacce fisiche Linearized Euler (equazioni di Eulero linearizzate) comprendono:

  • Rigid wall (parete rigida: default)
  • Prescribed fields (campi imposti)
  • Symmetry (simmetria)
  • Impedance (impedenza: solo dominio di frequenza)
  • Moving wall (parete mobile)
  • Interior wall (parete interna)

  • Questo modello COMSOL analizza gli automodi di un salotto; qualsiasi campo sonoro nella sala è una combinazione di questi modi. Il modello illustra il modo a 93 Hz circa. La risposta del sistema può essere modellata con un'analisi nel dominio delle frequenze aggiungendo il movimento della membrana delle casse ed estrudendo le frequenze. Questo modello COMSOL analizza gli automodi di un salotto; qualsiasi campo sonoro nella sala è una combinazione di questi modi. Il modello illustra il modo a 93 Hz circa. La risposta del sistema può essere modellata con un'analisi nel dominio delle frequenze aggiungendo il movimento della membrana delle casse ed estrudendo le frequenze.

Questo modello COMSOL analizza gli automodi di un salotto; qualsiasi campo sonoro nella sala è una combinazione di questi modi. Il modello illustra il modo a 93 Hz circa. La risposta del sistema può essere modellata con un'analisi nel dominio delle frequenze aggiungendo il movimento della membrana delle casse ed estrudendo le frequenze.

Nuova struttura per i modelli fluidi di pressione acustica

I modelli fluidi per la pressione acustica sono ora organizzati in Pressure Acoustics (pressione acustica), Poroacoustics (poroacoustica) e Narrow Region Acoustics (acustica in regioni ristrette). Le sorgenti di dominio Dipole (dipolo) e Monopole (monopolo) si trovano ora nel menu More (altro).

Poroacoustica

In poroacoustica, i modelli fluidi hanno ora nomi conformi agli standard del settore: Delany-Bazley-Miki e Johnson-Champoux-Allard. Inoltre, le impostazioni predefinite e l'organizzazione dei parametri sono state razionalizzate.

Acustica in regioni ristrette

Narrow Region Acoustics (acustica in area ristretta) offre due opzioni: Wide duct approximation (approssimazione in condotto largo) e Very narrow circular duct (condotto circolare molto stretto). Inoltre, le impostazioni predefinite e l'organizzazione dei parametri sono state razionalizzate.

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Chemical Reaction Engineering Module

Quantità globali per il flusso ai contorni

Sono state migliorate le formulazioni matematiche per i calcoli del trasporto di massa, che hanno portato a rivedere le variabili per i bilanci di massa. Inoltre, i flussi di massa ai contorni possono ora essere calcolati con maggiore precisione.

Grazie a questi miglioramenti, sono state introdotte varie quantità globali mediate di bordo per flussi entranti e flussi uscenti. Nello specifico:

  • Total mass flow (portata massica totale) e Average pressure within (pressione media all'interno)
  • Calcoli del flusso fluido con Darcy's Law (legge di Darcy)
  • Total mass flow (flusso di massa totale) in uscita per la modellazione del flusso laminare * Cup-mixing temperature (temperatura media) per la modellazione del flusso non isotermico
  • Average mass fraction (frazione di massa mediata) per la modellazione del trasporto di specie diluite e concentrate

Modello di Combustione di Syngas in un bruciatore a diffusore

Questo modello simula la combustione turbolenta di un syngas in un bruciatore a diffure circolare. Il syngas è fornito da una tubazione in una regione aperta mediante un flusso di aria a bassa velocità dove, all'uscita del tubo, il syngas si miscela e va in combustione con l'aria circostante. Il modello è risolto combinando le interfacce Reacting Flow (flusso reattivo) e Heat Transfer in Fluids (scambio termico nei fluidi). Il flusso turbolento nel diffusore viene modellato utilizzando il modello di turbolenza k-ε e le reazioni turbolente sono modellate mediante il modello di dissipazione di vortice.

  • Modello di fiamma a combustione turbolenta di un sungas in un bruciatore a diffusore Modello di fiamma a combustione turbolenta di un sungas in un bruciatore a diffusore

Modello di fiamma a combustione turbolenta di un sungas in un bruciatore a diffusore

Supporto della procedura guidata per calcoli flash multicomponente

Il Chemical Reaction Engineering Module offre ora la capacità di eseguire calcoli flash nell'interfaccia Thermodynamics (termodinamica). Un calcolo flash determina lo stato di equilibrio tra fasi di una o più specie chimiche in un sistema soggetto a un forte abbassamento di pressione, determinato solitamente dal passaggio attraverso un dispositivo di limitazione. Sulla base degli input forniti da librerie di funzioni delle proprietà termodinamiche esterne compatibili con CAPE-OPEN, COMSOL è in grado di eseguire calcoli flash di miscele multicomponente e accoppiarli ad altri fenomeni fisici implicati nelle simulazioni di un processo chimico.

Il Chemical Reaction Engineering Module esegue i calcoli flash di equilibrio vapore/liquido combinando le equazioni termodinamiche con i bilanci di massa ed energia delle specie contribuenti. In tal modo si ottengono i risultati seguenti:

  • Punto di bolla a T dato
  • Punto di bolla a p dato
  • Punto di rugiada a T dato
  • Punto di rugiada a p dato
  • Flash a T e p dati
  • Flash a p e H dati
  • Flash a p e S dati
  • Flash a U e V dati

Electrodeposition Module

Modellazione dei processi di elettrodeposizione mediante la nuova interfaccia Primary Current Distribution (distribuzione della corrente primaria)

È possibile modellare la distribuzione della corrente primaria direttamente, selezionando l'interfaccia Electrodeposition, Primary (elettrodeposizione primaria) nel Model Wizard (creatore modelli).

Le interfacce Electrodeposition (elettrodeposizione) possono ora postprocessare con precisione i flussi al contorno

Due variabili di postprocessing, nIs e nIl, sono disponibili per calcolare la densità di corrente normale nelle fasi solida e liquida.

Modello di elettrodeposizione sulla portiera di un'auto

Modello di distribuzione della corrente primaria di elettrodeposizione di una portiera d'auto. La distribuzione di spessore della vernice depositata diventa più uniforme a causa dell'elevata resistività della vernice. Per descrivere il trasporto di carica nell'elettrolita viene utilizzata una resistenza di film variabile insieme a una conducibilità elettrolitica costante.

  • Spessore della vernice depositata su una portiera per elettrodeposizione. Spessore della vernice depositata su una portiera per elettrodeposizione.

Spessore della vernice depositata su una portiera per elettrodeposizione.

Corrosion Module

Interfacce Primary Current Density Distribution (distribuzione della densità di corrente primaria) per processi di corrosione

Scegliere l'interfaccia Corrosion, Primary (corrosione primaria) per indicare che si desidera modellare la distribuzione della corrente primaria nelle interfacce fisiche per la corrosione. In precedenza, si doveva specificare questa impostazione nell'interfaccia Corrosion, Secondary (corrosione secondaria).

Flussi al contorno precisi nelle interfacce Corrosione

Due nuove variabili di postprocessing, nIs e nIl, sono disponibili per calcolare la densità di corrente normale rispettivamente nelle fasi solida (elettrodo) e liquida (elettrolita).

Electrochemistry Module

  • Concentrazione di ferrocianuro nel sensore. Concentrazione di ferrocianuro nel sensore.

Calcolo dei Boundary Fluxes (flussi al contorno) nelle interfacce Electrochemistry (elettrochimica)

Sono state implementate due variabili per il postprocessing al fine di fornire dati accurati sulla densità di corrente normale nelle fasi solida e liquida.

Concentrazione di ferrocianuro nel sensore.

Modello di un sensore di glucosio elettrochimico

I sensori di glucosio elettrochimici utilizzano metodi amperometrici per misurare la concentrazione di glucosio in un campione. In questo esempio è modellata la diffusione di mediatori redox di glucosio e di ferrocene/ferrocianuro in una cella elettrolita sopra un elettrodo interdigitato. Il sensore offre una risposta lineare su un intervallo idoneo di concentrazioni. L'interfaccia Electroanalysis (elettroanalisi) è utilizzata per accoppiare il trasporto di specie chimiche all'elettrolisi sugli elettrodi di lavoro e sui controelettrodi; il glucosio viene ossidato dall'enzima glucosio ossidasi in soluzione secondo la cinetica di Michaelis-Menten.

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AC/DC Module

Database di materiali magnetici non lineari

Un database di 165 materiali ferromagnetici e ferrimagnetici è stato incluso nell'AC/DC Module. Questo database contiene curve BH e HB che consentono di utilizzare le proprietà del materiale nelle formulazioni magnetiche. I dati della curva hanno un campionamento fitto e sono stati elaborati in modo da eliminare gli effetti di isteresi. Al di fuori dell'intervallo di dati sperimentali viene usata l'estrapolazione lineare per migliorare la stabilità numerica.

Dati campione di curva BH

Nuove potenti interfacce utente per il riscaldamento a induzione

Il flusso di lavoro per impostare le simulazioni di riscaldamento a induzione è stato migliorato con l'introduzione di un nodo Multiphysics dedicato nel Model Builder. Le nuove interfacce utente sono pensate in modo da dare la possibilità di modellare ogni elemento fisico costitutivo separatamente. Poiché le scale temporali elettriche di un tipico processo induttivo sono nell'ordine di migliaia di cicli al secondo, mentre i campi di temperatura variano nell'ordine dei secondi, è opportuno modellare il problema elettrico nel dominio della frequenza e il problema termico nel dominio del tempo (o in stazionario).

La nuova interfaccia Induction Heating (Riscaldamento a induzione) apre le interfacce per calcolare le correnti indotte e le perdite attraverso l'interfaccia Magnetic fields (Campi magnetici) e l'aumento di temperatura attraverso l'interfaccia Heat Trasfer (Trasferimento termico) e il nodo Multiphysics che tiene traccia degli accoppiamenti tra vari fenomeni fisici. I problemi di campi magnetici e trasferimento termico possono così anche essere risolti separatamente in modo facile.

RF Module

Condizione per pareti sottili e (altamente) conduttive

La formulazione della condizione al contorno transition boundary conditions è stata migliorata per consentire di gestire il caso di un contorno interno avente un'elevata conducibilità elettrica. Ciò è utile per modellare uno strato di metallo molto sottile rispetto alle altre dimensione del modello, ma poterne considerare le perdite.

Condizioni di porta sulle pareti interne

Quando si modellano sorgenti di onde elettromagnetiche nell'RF Module, le condizioni di porta servono per rappresentare una sorgente posta al di fuori dello spazio di modellazione. Talvolta però è più comodo inserire tale fonte all'interno del dominio di modellazione. La nuova Porta consente di inserire una sorgente su una parete interna. Questa sorgente può appoggiarsi su un dominio o su un PEC (Conduttore Elettico Perfetto). La porta d'accesso con PEC introdurrà due condizioni al contorno sulla parete interna selezionata: la condizione PEC sarà applicata su un lato del contorno, mentre sull'altro lato può essere utilizzata, una delle molte opzioni di alimentazione disponibili. La direzione di propagazione del campo dal contorno è mostrata nell'interfaccia. La porta d'accesso domain-backed slit port rappresenta invece un contorno trasparente, che può eccitare un'onda che si propaga in una direzione dal contorno, mentre qualsiasi onda incidente dall'altra direzione non sarà ostacolata.

  • Le pareti di questa antenna a tromba 2D sono modellate con la nuova condizione al contorno di transizione per la modellazione di strati conduttivi molto sottili (ma al di là dall'idealità della condizione PEC - conduttore elettrico perfetto - già disponibile da versioni precedenti). Anche l'eccitazione usa le nuove impostazioni della condizione di porta sui bordi interni: il lato tromba emette, il lato opposto riflette le onde. Le pareti di questa antenna a tromba 2D sono modellate con la nuova condizione al contorno di transizione per la modellazione di strati conduttivi molto sottili (ma al di là dall'idealità della condizione PEC - conduttore elettrico perfetto - già disponibile da versioni precedenti). Anche l'eccitazione usa le nuove impostazioni della condizione di porta sui bordi interni: il lato tromba emette, il lato opposto riflette le onde.

Le pareti di questa antenna a tromba 2D sono modellate con la nuova condizione al contorno di transizione per la modellazione di strati conduttivi molto sottili (ma al di là dall'idealità della condizione PEC - conduttore elettrico perfetto - già disponibile da versioni precedenti). Anche l'eccitazione usa le nuove impostazioni della condizione di porta sui bordi interni: il lato tromba emette, il lato opposto riflette le onde.

La domain-backed slit port è anche utile per modellare problemi periodici. Quando si modellano strutture con molteplici ordini di diffrazione (reticoli) si deve tener conto di ogni ordine diffratto con una separata condizione di porta. Nelle strutture 3D la diffrazione può anche esistere in più piani. Questo risulta nella necessità di caricare molte condizioni di porta. Tuttavia, a volte non interessa considerare separatamente ogni ordine diffratto, ad esempio se si desidera conoscere solo la trasmittanza del volume e la riflettanza di una struttura periodica. In questo caso, si può utilizzare una porta d'accesso con dominio. La porta d'accesso può inserire un'onda incidente al piano a qualsiasi angolo e qualsiasi onda riflessa verso la porta passerà fino al dominio su cui la porta si applica dove viene messa una condizione di PML. La PML assorbirà simultaneamente tutti i modi di ordine superiore.

Ulteriori variabili di postprocessing di un'antenna

Nell'RF Module è ora possibile estrarre il guadagno dell'antenna (in scala lineare e dB), il rapporto assiale (in scala lineare e dB) e le variabili di campo lontano nei termini theta e phi (angolo di elevazione e angolo azimutale).

  • Antenna GPS a polarizzazione circolare regolata in base ai risultati del rapporto assiale. Questo modello sarà disponibile a partire dalla versione 4.4 tramite un aggiornamento della libreria dei modelli. Antenna GPS a polarizzazione circolare regolata in base ai risultati del rapporto assiale. Questo modello sarà disponibile a partire dalla versione 4.4 tramite un aggiornamento della libreria dei modelli.

Antenna GPS a polarizzazione circolare regolata in base ai risultati del rapporto assiale. Questo modello sarà disponibile a partire dalla versione 4.4 tramite un aggiornamento della libreria dei modelli.

  • Superficie selettiva in frequenza realizzata con reticolo di risonatori ad anello aperto. Questo modello sarà disponibile a partire dalla versione 4.4 tramite un aggiornamento della libreria dei modelli. Superficie selettiva in frequenza realizzata con reticolo di risonatori ad anello aperto. Questo modello sarà disponibile a partire dalla versione 4.4 tramite un aggiornamento della libreria dei modelli.

Superficie selettiva in frequenza realizzata con reticolo di risonatori ad anello aperto. Questo modello sarà disponibile a partire dalla versione 4.4 tramite un aggiornamento della libreria dei modelli.

Potenza depositata

In molte applicazioni di riscaldamento con microonde è opportuno controllare la quantità di potenza che viene erogata al carico. Specificando la potenza depositata, si aggiunge al modello una condizione di retroazione sulla potenza in ingresso cosicchè la potenza rilasciata all'interno del modello è quella desiderata. Questa funzionalità è utile per la modellazione del riscaldamento RF e dei plasma RF in campo biomedicale e in altri settori.

Identificazione numerica della forma di un modo su una porta di forma generica contornata da pareti con impedenza finita

La condizione al contorno porta numerica viene utilizzata per calcolare la forma dei campi in ingresso a una guida d'onda dove le distribuzioni non sono analiticamente note (come per porte rettangolari, circolari o coassiali). Questi calcoli di porta numerica possono ora prendere in considerazione la condizione al contorno di impedenza. La condizione al contorno di impedenza considera l'effetto della conducibilità finita delle pareti e la relativa attenuazione dei campi, anziché presumere che le pareti siano conduttori elettrici perfetti. Questa condizione è abbinabile ad eventuali condizioni al contorno di periodicità.

  • Le forme della guida d'onda calcolate numericamente alle due estremità tengono conto della conducibilità finita delle pareti. Le forme della guida d'onda calcolate numericamente alle due estremità tengono conto della conducibilità finita delle pareti.

Le forme della guida d'onda calcolate numericamente alle due estremità tengono conto della conducibilità finita delle pareti.

Campo di fondo gaussiano

La formulazione di scattering viene utilizzata per calcolare la diffusione dei campi elettromagnetici da parte di un oggetto. In genere, come campo di fondo viene specificata un'onda piana uniforme, ma il nuovo campo di fondo a fascio gaussiano consente di specificare un fascio gaussiano incidente, che si propaga lungo una delle direzioni assiali, specificando waist, polarizzazione e punto focale. E' utile ad esempio per la modellazione di fasci laser incidenti.

Formulazione di scattering con fascio incidente gaussiano.

Nuove interfacce utente potenti per il riscaldamento a microonde

Una nuova funzionalità introdotta in COMSOL agevola la gestione delle simulazioni riguardanti il riscaldamento RF e a microonde. Un nodo dedicato nella sezione Multiphysics è introdotto nel Model Builder quando nel Model Wizard si sceglie l'interfaccia Riscaldamento a microonde: si combineranno automaticamente in modo appropriato in base alle scelta eseguite, due interfacce Electromagnetic waves (Onde elettromagnetiche) e Heat Transfer in Solids (Trasferimento di calore nei solidi).

Ciò consente ad esempio di modellare inizialmente la parte elettrica separatamente, al fine di capire le sue reazioni con gli altri parametri e prima di considerare entrambi i loro effetti in un problema accoppiato. Ciò si presta anche per gestire la sequenza dello studio quando si risolvono prima le onde elettromagnetiche nel dominio della frequenza e poi il trasferimento termico nel dominio temporale o stazionario. Il nodo Multiphysics consente di tener traccia delle sorgenti di calore a microonde su domini e contorni, così come delle non linearità della temperatura in tutte le proprietà del materiale.

Wave Optics Module

Funzioni di fase definite dall'utente per la formulazione Beam Envelope

La formulazione Beam Envelope può risolvere il campo elettromagnetico in base all'assunto che il vettore di propagazione dei campi sia approssimativamente noto ovunque nel dominio di modellazione. Questa funzionalità è adatta a risolvere problemi in cui il campo, al di là delle sue variazioni armoniche sulla scala della lunghezza d'onda, è caratterizzato da una variazione lenta rispetto alla lunghezza d'onda stessa e la direzione di propagazione è nota. Ora è possibile immettere direttamente una funzione di fase in domini diversi, modellando così situazioni in cui il fascio cambia direzione.

Altre funzionalità nuove

Le novità delle funzionalità Porta, già descritte per l'RF Module, sono disponibili anche per il Wave Optics Module.

La funzionalità Porta numerica, descritta nell'RF Module, è disponibile anche per il Wave Optics Module.

Riscaldamento laser

È stata introdotta una nuova interfaccia multifisica di nome LASER Heating (Riscaldamento Laser) che combina le interfacce Electromagnetic Waves, Beam Envelope e Heat Trasfer in Solids (Trasferimento del calore nei solidi). L'interfaccia multifisica Riscaldamento laser utilizza un nuovo nodo Multiphysics del Model Builder, in modo simile a Riscaldamento per effetto Joule (COMSOL Multiphysics), Riscaldamento a induzione (AC/DC Module) e Riscaldamento a microonde (RF Module). La formulazione del metodo Beam Envelope è adatta per fasci di luce il cui inviluppo è lentamente variabile, ad esempio lungo una fibra ottica. L'interfaccia multifisica Riscaldamento laser accoppia le perdite elettromagnetiche al trasferimento di calore nei solidi. La variazione di temperatura può essere calcolata nel tempo o in condizioni stazionarie. Si può tener conto della dipendenza del materiale dalla temperatura in modo che le proprietà ottiche e termiche del materiale possano dipendere direttamente dalla temperatura.

Il nodo Multiphysics offre anche un controllo molto migliore sulla modellazione di applicazioni multifisiche, ad esempio tramite le funzionalità Attivazione e Disattivazione disponibili (anche) nel nodo Multiphysics con cui si può facilmente considerare separatamente la soluzione di applicazioni con fisiche accoppiate sequenzialmente (o in modo debole).

Nuovo modello: Fibra con profilo d'indice a gradino piegata

In questo nuovo tutorial, si analizza una fibra ottica con profilo d'indice a gradino (step-index fiber) piegata su un raggio di 3 mm; si determinano la forma dei modi di propagazione e la perdite per irragiamento verso l'ambiente aperto. Viene mostrato come trovare il raggio del modo pesato sulla potenza e come utilizzarlo per calcolare l'indice di rifrazione efficace. Per una fibra piegata, questo modo non è più completamente guidato dalla struttura. Questo può essere spiegato qualitativamente considerando che per una guida d'onda diritta, i fronti d'onda (piani con una fase costante) sono ortogonali all'asse della fibra. In una fibra piegata circolarmente, i fronti d'onda ruotano intorno al centro del cerchio a una velocità angolare costante. Di conseguenza, la costante di propagazione varia con la distanza dal centro del cerchio. A una certa distanza dal centro, la costante di propagazione è maggiore del numero d'onda locale, definita dalla lunghezza d'onda di vuoto e dall'indice di rifrazione del materiale del mantello. Oltre questo raggio, l'onda non può avere una velocità angolare costante e i fronti d'onda devono piegarsi; l'onda a partire dalla fibra parziamente si disperde verso l'esterno.

  • Fibra ottica con profilo d'indice a gradino piegata, analizzata nel Wave Optics Module. Fibra ottica con profilo d'indice a gradino piegata, analizzata nel Wave Optics Module.

Fibra ottica con profilo d'indice a gradino piegata, analizzata nel Wave Optics Module.

Matched boundary condition

La nuova condizione al contorno Matched Boundar Condition nella formulazione Beam Envelope funziona in modo esatto per onde di direzione nota. Poiché il vettore d'onda è in genere noto ai contorni quando si utilizza l'interfaccia Beam Envelope, questa condizione al contorno introdurrà una minore quantità di riflessioni artificiali rispetto alla condizione al contorno di Scattering e richiede meno memoria rispetto alle PML.

  • Un fascio gaussiano incidente su un'interfaccia dielettrica. Poiché il vettore d'onda è noto in tutti i domini, si può utilizzare una mesh molto rada. Le onde incidenti e riflesse sono risolte utilizzando la formulazione Beam Envelope (bidirezionale) e le condizioni al contorno matched assorbono esattamente la luce incidente sui contorni. Sono tracciati l'intensità del campo elettrico e il vettore di Poynting. Un fascio gaussiano incidente su un'interfaccia dielettrica. Poiché il vettore d'onda è noto in tutti i domini, si può utilizzare una mesh molto rada. Le onde incidenti e riflesse sono risolte utilizzando la formulazione Beam Envelope (bidirezionale) e le condizioni al contorno matched assorbono esattamente la luce incidente sui contorni. Sono tracciati l'intensità del campo elettrico e il vettore di Poynting.

Un fascio gaussiano incidente su un'interfaccia dielettrica. Poiché il vettore d'onda è noto in tutti i domini, si può utilizzare una mesh molto rada. Le onde incidenti e riflesse sono risolte utilizzando la formulazione Beam Envelope (bidirezionale) e le condizioni al contorno matched assorbono esattamente la luce incidente sui contorni. Sono tracciati l'intensità del campo elettrico e il vettore di Poynting.

Campo di fondo "fascio gaussiano"

La formulazione di scattering viene utilizzata per calcolare la diffusione dei campi elettromagnetici che si emanano da un oggetto investito da un determinato campo incidente. Spesso, come campo di fondo (incidente - background) viene specificata un'onda piana uniforme, ma il nuovo campo di fondo "fascio gaussiano" consente di specificare un fascio (come quello tipico di un laser) che si propaga lungo una delle direzioni assiali, specificando waist, punto focale e polarizzazione.

Nuovo modello multifisico: Modulatore di Mach-Zehnder

Un modulatore di Mach-Zehnder viene utilizzato per controllare l'ampiezza di un'onda ottica. In questo modello la guida d'onda di ingresso è divisa in due percorsi separati. Applicando una tensione su uno dei percorsi si induce uno spostamento di fase all'onda che lo attraversa. Quando i due percorsi si ricongiungono, la differenza di fase tra le due onde viene convertita in modulazione d'ampiezza. Questo è un modello multifisico inteso a dimostrare come combinare le interfacce Onde elettromagnetiche Beam Envelope con l'interfaccia Elettrostatica per descrivere un dispositivo a guida d'onda realistico.

  • Simulazione di un modulatore di Mach-Zehnder con il Wave Optics Module comprendente nello stesso modello una combinazione di onde ottiche e di elettrostatica. Simulazione di un modulatore di Mach-Zehnder con il Wave Optics Module comprendente nello stesso modello una combinazione di onde ottiche e di elettrostatica.

Simulazione di un modulatore di Mach-Zehnder con il Wave Optics Module comprendente nello stesso modello una combinazione di onde ottiche e di elettrostatica.

MEMS Module

Flusso di lavoro migliorato nelle interfacce per il calcolo delle deformazioni termiche indotte da riscaldamento Joule

I nuovi nodi Multiphysics migliorano il flusso di lavoro di modellazione per aumentare progressivamente la complessità del sistema da modellare. Prendendo l'esempio di una simulazione di sforzo termico, è ora possibile iniziare risolvendo un problema termico semplice e aggiungere effetti strutturali e sforzi termici in un momento successivo. È sempre possibile aggiungere gli effetti termici e strutturali contemporaneamente utilizzando l'opzione Thermal Stress (Deformazioni Termiche) nel Model Builder. Questa opzione aggiunge automaticamente le interfacce Heat Trasfer in Solids (Trasferimento termico nei solidi) e Solid Mechanics (Meccanica Strutturale), oltre ai nodi di accoppiamento appropriati in Multiphysics.

Questa stessa funzionalità è stata inserita anche nell'interfaccia Riscaldamento per effetto Joule e dilatazione termica. Le interfacce fisiche contribuenti possono essere aggiunte una alla volta, gestendone gli accoppiamenti dal nodo Multiphysics nel Model Builder. Inoltre, selezionando nel Model Builder l'interfaccia Joule Heating and Thermal Expansion (Riscaldamento per effetto Joule e dilatazione termica) nel Model Builder si determinerà l'impostazione del Heat Transfer in solids (Trasferimento termico nei solidi), della Solid Mechanics (Meccanica dei solidi) e del Electric Currents (Correnti elettriche), insieme agli accoppiamenti presenti nel nodo Multiphysics. Questo approccio consente di attivare o disattivare direttamente le interfacce necessarie. Di conseguenza è possibile scegliere di risolvere ogni fenomeno fisico del modello individualmente, con una combinazione di accoppiamenti multifisici o inserire, come di default, tutti e tre gli accoppiamenti.

Nuovo modello: Switch MEMS RF

Questo modello analizza uno switch RF MEMS costituito da un sottile ponte micromeccanico sospeso sopra uno strato dielettrico. Una tensione continua maggiore della tensione pull-in viene applicata allo switch e ciò provoca il collasso del ponte sullo strato dielettrico con un conseguente aumento della capacitanza del dispositivo. Una forza di contatto basata sulla penalità viene implementata per modellare le forze di contatto quando il ponte entra in contatto con il dielettrico. Il dielettrico tra i due terminali è rappresentato da una funzione permeabilità relativa variabile nello spazio.

Nuovi automatismi per carichi e forze: Gravità, Forze centrifughe, Spin softening, Forze di Coriolis e Forze di Eulero

Le forze e i carichi di massa come gravità, forze centrifughe, forze di Coriolis e forze di Eulero possono ora essere aggiunti con l'aiuto di due nuove opzioni per Gravità e Sistemi di riferimento rotanti. Ciò semplifica la definizione di carichi che agiscono su tutti gli oggetti aventi massa, cioè domini con densità di massa, masse puntuali, masse aggiunte, connettori rigidi con massa, ecc. Le forze e i carichi vengono aggiunti dal livello del dominio, anche se potrebbero poi agire su superfici, spigoli e punti.

La funzionalità Rotating Frame (Sistema di riferimento rotante) include tutti i tipi di forze fittizie che agiscono su sistema in rotazione. Per impostazione predefinita, sono incluse la forza centrifuga e lo spin softening.

  • Impostazioni della funzionalità Sistema di riferimento rotante. Impostazioni della funzionalità Sistema di riferimento rotante.

Impostazioni della funzionalità Sistema di riferimento rotante.

Poiché a volte si utilizza la massa aggiunta per descrivere effetti di carico che non sono reali masse strutturali, il contributo dalla massa aggiunta può essere escluso. L'opzione per includere o escludere questo contributo è disponibile mediante una casella di controllo in una nuova sezione chiamata Forze di accelerazione del sistema di riferimento.

Plasma Module

Diffusione termica degli elettroni

La diffusione termica degli elettroni contribuisce alla densità di corrente degli elettroni e questo fenomeno può ora essere incluso nelle simulazioni di plasmi. La diffusione termica è disponibile come proprietà nelle seguenti interfacce fisiche: Capacitively Coupled Plasma, DC Discharge, Drift Diffusion, Inductively Coupled Plasma e Microwave Plasma.

Il contributo aggiuntivo alla densità di corrente dovuto alla diffusione termica è importante quando la diffusività degli elettroni non è costante, cioè quando è una funzione della temperatura elettronica. Questa opzione è disponibile solo per la formulazione agli elementi finiti.

Semiconductor Module

Condizione al contorno di eterogiunzione

La condizione al contorno di eterogiunzione è resa disponibile per i contorni interni. Questa determina le condizioni per la continuità della componente normale del campo elettrico e delle correnti per omogiunzioni ed eterogiunzioni. Sono definiti due modelli di eterogiunzione con la nuova interfaccia:

  • Modello continuo in due quasi livelli di Fermi (predefinito)
  • Modello di emissione termoionica.

Il modello continuo in due quasi livelli di Fermi assicura la continuità della corrente costringendo entrambi i lati della giunzione ad avere energie dei quasi livelli di Fermi coincidenti. Il modello di emissione termoionica definisce le correnti termoioniche generate dalla barriera di potenziale creata dalla giunzione di materiali dissimili.

Supporto dell'analisi di piccolo segnale

L'interfaccia Semiconduttore supporta ora l'analisi di piccolo segnale (study type frequency domain). Ciò consente di calcolare la risposta del dispositivo in AC e in modo da calcolare quantità come conduttanza e transconduttanza.

Ionizzazione per impatto

Nelle aree in cui vi è un forte campo elettrico perpendicolare alla direzione del flusso di corrente, gli elettroni e le lacune vengono generati dalla ionizzazione per impatto, ora supportata dal Semiconductor Module. Ciò consente di modellare gli effetti a valanga in fotodiodi e la rottura a valanga nei MOSFET. Inizialmente, la relazione corrente-tensione è lineare (questa è la zona ohmica). Via via che aumenta la tensione tra drain e source, la corrente estratta inizia a saturare (questa è la zona di saturazione). La tensione tra drain e source aumenta ulteriormente determinando l'ingresso nell'area di rottura dove la corrente aumenta esponenzialmente ad un minimo aumento della tensione applicata. La causa è la ionizzazione per impatto.

  • Guarda lo screenshot »
  • Grafici logaritmici e non della fonte di generazione della ionizzazione per impatto a un'elevata tensione tra drain e source di un MOSFET. La velocità di generazione è molto alta, oltre 1036[1/(m^3/s)]. Questo crea nuove coppie elettrone-lacuna, che a loro volta causano un aumento nella corrente da source a drain. Grafici logaritmici e non della fonte di generazione della ionizzazione per impatto a un'elevata tensione tra drain e source di un MOSFET. La velocità di generazione è molto alta, oltre 1036[1/(m^3/s)]. Questo crea nuove coppie elettrone-lacuna, che a loro volta causano un aumento nella corrente da source a drain.

Grafici logaritmici e non della fonte di generazione della ionizzazione per impatto a un'elevata tensione tra drain e source di un MOSFET. La velocità di generazione è molto alta, oltre 1036[1/(m^3/s)]. Questo crea nuove coppie elettrone-lacuna, che a loro volta causano un aumento nella corrente da source a drain.

Terminali per gate

La condizione al contorno Gate isolante sottile è ora definita mediante terminali. Sono disponibili tre opzioni per i terminali:

  • Tensione
  • Carica
  • Circuito

Migliore specificazione dei valori iniziali

Con COMSOL versione 4.4 sono forniti diversi modi per specificare le condizioni iniziali per il potenziale e la concentrazione di elettroni e lacune. Questa ulteriore flessibilità agevola la convergenza della soluzione. Le opzioni per i valori iniziali sono:

  • Predefinito: sceglie automaticamente un valore iniziale appropriato in funzione del metodo di discretizzazione. Per il metodo ai volumi finiti, è equivalente alle condizioni di equilibrio, mentre per il metodo agli elementi finiti è equivalente alle concentrazioni intrinseche.
  • Condizioni di equilibrio: le variabili di campo per concentrazione di elettroni (N), concentrazione di lacune (P) e potenziale (V) sono impostate ai valori di equilibrio calcolati.
  • Solamente portatori di equilibrio: uguale a Condizioni di equilibrio, ma l'utente può specificare il valore iniziale del campo di potenziale (V).
  • Concentrazioni intrinseche: le variabili di campo per concentrazione di elettroni (N) e concentrazione di lacune (P) avranno valori iniziali impostati sulla concentrazione intrinseca. L'utente potrà specificare il campo di potenziale (V).
  • Definito dall'utente: i tre valori specificati dall'utente verranno visualizzati per ogni variabile di campo: concentrazione di elettroni (N), concentrazione di lacune (P) e potenziale (V).

Queste opzioni offrono la massima flessibilità nella soluzione di vari modelli diversi che richiedono valori iniziali differenti.

Variabili migliorate per calcolare le correnti e le componenti della corrente

Sono disponibili nuove variabili di corrente per elettroni e lacune nel menu dei grafici:

  • Densità corrente di deriva
  • Densità corrente di diffusione
  • Densità corrente di diffusione termica

Sono anche disponibili la norma e il logaritmo della norma di queste quantità.

Migliore accoppiamento dei circuiti

L'opzione Terminale di circuito per le condizioni al contorno Contatto metallo e Gate isolante sottile funzionano ora nello stesso modo dell'opzione Terminale di circuito dell'AC/DC Module.

Modelli di mobilità dipendenti dal campo

Sono ora disponibili modelli di mobilità dipendenti dal campo per ridurre la mobilità delle lacune e degli elettroni secondo un modello empirico. Sono disponibili due modelli di mobilità dipendente dal campo: Caughey-Thomas e superficie di Lombardi. Il modello di Caughey-Thomas vale in generale per tutti i tipi di dispositivi a semiconduttore. La mobilità di elettroni e lacune si riduce all'aumento della componente del campo elettrico parallela al flusso di corrente. Ciò inibisce il flusso di corrente rispetto al caso di mobilità costante. Il modello superficie di Lombardi vale per modellare la variazione in mobilità vicino alle superfici, ad esempio sotto il gate di un MOSFET.

  • Velocità di deriva dell'elettrone con il modello di mobilità di Caughey-Thomas. Per il silicio, la velocità di deriva inizia a saturare a circa 105 V/m. Velocità di deriva dell'elettrone con il modello di mobilità di Caughey-Thomas. Per il silicio, la velocità di deriva inizia a saturare a circa 105 V/m.

Velocità di deriva dell'elettrone con il modello di mobilità di Caughey-Thomas. Per il silicio, la velocità di deriva inizia a saturare a circa 105 V/m.

Ionizzazione incompleta

Le impostazioni Ionizzazione del drogante includono ora la nuova opzione Ionizzazione incompleta. Alle basse temperature del silicio e alla temperatura ambiente di semiconduttori ad ampia banda proibita (band gap) non sono ionizzati tutti i donori e accettori. In questi casi, la ionizzazione dei donori e degli accettori deve essere calcolata in funzione della temperatura. La ionizzazione del drogante è una funzione delle energie del donore e dell'accettore e dei rispettivi fattori di degenerazione corrispondenti. È disponibile un'opzione personalizzabile per consentire all'utente di specificare direttamente il rapporto di ionizzazione con una generica dipendenza funzionale.

Formulazione logaritmica basata sugli elementi finiti

A causa dell'elevato grado di non linearità intrinseca alle equazioni deriva-diffusione, le densità nel numero di elettroni e lacune possono estendersi di 10 ordini di grandezza su una distanza molto piccola. Quando si utilizza il metodo agli elementi finiti, ad esempio per le concentrazioni negative, questo può creare instabilità numerica. Un modo per gestire questo fatto dal punto di vista numerico è risolvere il logaritmo della densità numerica di elettroni e lacune. Questo modo è stato aggiunto all'interfaccia Semiconduttore come opzione di discretizzazione aggiuntiva.

Condizione al contorno Contatto metallo

La condizione al contorno Contatto metallo comprende le precedenti condizioni al contorno Contatto Schottky e Contatto ohmico. Questa funzionalità più generale vale sia per Contatto ohmico (semiconduttore altamente drogato con spessore di barriera trascurabile) sia per Contatto Schottky (emissione termoionica per grande spessore di barriera), entrambi casi ideali per i contatti metallici. I nomi delle condizioni al contorno Contatto Schottky e Contatto ohmico sono cambiati rispettivamente a Contatto Schottky ideale e Contatto ohmico ideale.

Mesh costruita a partire dalle impostazioni fisiche per simulazioni di semiconduttori

La mesh basata sulla fisica può ora essere utilizzata nell'interfaccia Semiconduttore. Una mesh molto fitta viene generata automaticamente per i contorni Contatto ohmico, Contatto gate isolante sottile e Contatto Schottky. Ciò elimina la necessità di creare manualmente le sequenze di mesh in base alle impostazioni del modello. Le impostazioni predefinite sono state perfezionate attentamente nell'ottica di un equilibrio tra precisione e velocità. La mesh basata sulla fisica è la nuova impostazione predefinita consigliata per tutti i modelli di semiconduttori.

Impostazioni di continuità per drogaggio e per feature non lineari

Le nuove Impostazioni di continuità mettono a disposizione parametri di rampa utilizzabili per introdurre gradualmente le quantità nel sistema di equazioni. Ad esempio, la concentrazione del drogaggio o la corrente termoionica può essere attivata lentamente per agevolare la soluzione di modelli fortemente non lineari. Per utilizzare questa impostazione si devono utilizzare le impostazioni di estensione dello studio e aumentare il parametro di continuazione nell'ambito dei passi previsti per lo studio. Le impostazioni Continuazione per introdurre, ad esempio, una corrente termoionica nel sistema offrono tre opzioni:

  • Nessuna continuazione
  • Usa il parametro di continuazione dell'interfaccia
  • Definita dall'utente

L'opzione Usa il parametro di continuazione dell'interfaccia collega le impostazioni di continuazione della feature a un parametro di continuazione a livello d'interfaccia (Cp) definito nel nodo Interfaccia semiconduttore. In questo modo si possono aumentare contemporaneamente e in gruppo più termini dell'equazione. L'opzione Definita dall'utente consente di definire un parametro specifico per la continuazione del drogaggio.

Nuovi materiali per la libreria dei materiali

La libreria dei materiali fornita con il Semiconductor Module include ora i seguenti materiali nuovi:

  • Al(x)Ga(1-x)As
  • GaN (Wurtzite)
  • GaN (Zinc Blende)
  • GaP
  • GaSb
  • InAs
  • InP
  • InSb

All trademarks are the property of their respective owners. See COMSOL Trademarks page.

Multifunzione

Contenuti:

Optimization Module

Nuovi solutori di ottimizzazione

Due nuovi solutori di ottimizzazione ampliano le funzionalità dell'Optimization Module. Uno dei solutori (BOBYQA) è un metodo gradient-free (gradiente libero) applicabile a numerosi problemi di ottimizzazione, compresi problemi in cui si variano una o più quote geometriche di un modello CAD creato direttamente in COMSOL Multiphysics o attraverso i prodotti LiveLink™. L'altro solutore (MMA) richiede il calcolo delle derivate ed è più limitato nell'ambito applicativo ma per contro raggiunge più velocemente la convergenza.

Nuovo solutore di ottimizzazione Gradient-Free (gradiente libero): Bound Optimization by Quadratic Approximation (BOBYQA)

Il nuovo metodo Bound Optimization by Quadratic Approximation (ottimizzazione ai limiti per approssimazione quadratica, BOBYQA) è un solutore di ottimizzazione a gradiente libero nella regione cosiddetta di confidenza. Il metodo utilizza un'approssimazione quadratica della funzione obiettivo costruita iterativamente, valida in una regione attorno alla variabile da iterare - la regione di confidenza. Questo solutore è molto efficiente in quanto richiede meno valutazioni della funzione obiettivo rispetto ai solutori di ottimizzazione a gradiente libero della generazione precedente. Il metodo supporta i cosiddetti limiti semplici ma non i vincoli generali e dovrebbe funzionare meglio dei metodi di Nelder-Mead e di ricerca per coordinate via via che aumenta il numero delle variabili di controllo. Per riassumere, nella versione 4.4 di COMSOL sono disponibili i seguenti metodi senza gradiente:

  • Coordinate Search (ricerca per coordinate)
  • Monte Carlo
  • Nelder-Mead
  • BOBYQA

È possibile accedere a questi metodi di ottimizzazione dal tipo di studio Optimization (di ottimizzazione). I parametri di controllo non si limitano alle quote geometriche, ma possono rappresentare pressoché qualsiasi quantità in un modello, compresi i parametri che controllano la mesh.

  • Ottimizzazione dimensionale con un solutore di ottimizzazione a gradiente libero. Ottimizzazione dimensionale con un solutore di ottimizzazione a gradiente libero.

Ottimizzazione dimensionale con un solutore di ottimizzazione a gradiente libero.

Nuovo Gradient-Based Optimization Solver (solutore di ottimizzazione basato sul gradiente): Metodo degli asintoti mobili (MMA)

Il metodo Moving Asymptotes (asintoti mobili, MMA) è un solutore di ottimizzazione basato sul gradiente scritto dal Professor K. Svanberg dell'Istituto Reale di Tecnologia di Stoccolma, Svezia. È stato studiato per l'ottimizzazione topologica. Il metodo è chiamato GCMMA nella letteratura ed è disponibile nell'Optimization Module sotto il nome di MMA.

Per riassumere, nella versione 4.4 di COMSOL sono disponibili i seguenti metodi basati sul gradiente:

  • SNOPT
  • MMA
  • Levenberg-Marquardt

Particle Tracing Module

Calcolo efficiente delle interazioni particella-campo e fluido-particella

È ora disponibile un nuovo approccio alla modellazione delle interazioni particella-campo e fluido-particella. In questo approccio, le traiettorie delle particelle sono calcolate utilizzando un passo di studio dipendente dal tempo e i campi nei mezzi circostanti sono calcolati utilizzando un passo di studio stazionario. Questi due passi vengono ripetuti fino al raggiungimento di una soluzione autoconsistente per le traiettorie delle particelle e i campi circostanti. Questa procedura riduce notevolmente il numero di particelle necessarie per modellare sistemi operanti in condizioni stazionarie, come fasci di particelle cariche. Il nuovo approccio semplifica il modo per quantificare la distribuzione del fascio prodotta dal proprio autopotenziale.

  • Un fascio di elettroni diverge a causa della propria carica spaziale. La forma di inviluppo del fascio dipende dalla carica e dalla massa delle particelle, dalla corrente di ingresso e dalla velocità iniziale delle particelle. Qui il colore della traiettoria delle particelle rappresenta lo spostamento radiale di ogni particella dalla sua posizione iniziale, il colore della sezione rappresenta l'autopotenziale del fascio e le frecce gialle indicano la forza elettrica che agisce sul fascio a causa del proprio autopotenziale. Un fascio di elettroni diverge a causa della propria carica spaziale. La forma di inviluppo del fascio dipende dalla carica e dalla massa delle particelle, dalla corrente di ingresso e dalla velocità iniziale delle particelle. Qui il colore della traiettoria delle particelle rappresenta lo spostamento radiale di ogni particella dalla sua posizione iniziale, il colore della sezione rappresenta l'autopotenziale del fascio e le frecce gialle indicano la forza elettrica che agisce sul fascio a causa del proprio autopotenziale.

Un fascio di elettroni diverge a causa della propria carica spaziale. La forma di inviluppo del fascio dipende dalla carica e dalla massa delle particelle, dalla corrente di ingresso e dalla velocità iniziale delle particelle. Qui il colore della traiettoria delle particelle rappresenta lo spostamento radiale di ogni particella dalla sua posizione iniziale, il colore della sezione rappresenta l'autopotenziale del fascio e le frecce gialle indicano la forza elettrica che agisce sul fascio a causa del proprio autopotenziale.

Nelle impostazioni dell'interfaccia Charge Particle Tracing (tracciatura della particella carica), modificando il Release Type (tipo di rilascio) in Static (statico) tutti i rilasci successivi forniranno una corrente di particella carica specifica. Analogamente, nell'interfaccia Particle Tracing for Fluid Flow (tracciamento particellare per flussi), modificando il Release Type (tipo di rilascio) in Static (statico) tutti i rilasci successivi forniranno una portata massica specifica. La funzionalità Particle Field Interaction (interazione della particella con il campo) o Fluid Particle Interaction (interazione del fluido con la particella) calcolerà quindi la carica spaziale o la densità di forza esercitata dalle particelle.

Impostazione del solutore

I nodi del nuovo solutore sono disponibili per calcolare l'interazione autoconsistente tra particelle e campi. L'aggiunta dei nodi For (per) e End For (fine per) a una sequenza Solver (solutore) consente di eseguire una porzione della sequenza in un ciclo continuo. Questo approccio consente di calcolare le traiettorie delle particelle con un solutore dipendente dal tempo e i campi con un solutore stazionario.

  • Questa è un'estensione del modello di lente magnetica, dove il fascio di elettroni crea il proprio autopotenziale che inibisce la capacità di mettere a fuoco il fascio. La sezione mostra il potenziale elettrico creato dal fascio di elettroni. Questa è un'estensione del modello di lente magnetica, dove il fascio di elettroni crea il proprio autopotenziale che inibisce la capacità di mettere a fuoco il fascio. La sezione mostra il potenziale elettrico creato dal fascio di elettroni.

Questa è un'estensione del modello di lente magnetica, dove il fascio di elettroni crea il proprio autopotenziale che inibisce la capacità di mettere a fuoco il fascio. La sezione mostra il potenziale elettrico creato dal fascio di elettroni.

Rilascio delle particelle in un cono

È ora possibile specificare le velocità iniziali delle particelle rilasciate in un cono con un angolo specificato dall'utente tra 0 e 180 gradi.

  • Quando si utilizza la funzionalità Release from Grid (rilascio dalla griglia) o Release (rilascio), si rende disponibile la nuova opzione Constant Speed (velocità costante), Cone (cono) nelle impostazioni di Velocità iniziale.
  • È possibile specificare la velocità iniziale delle particelle, la direzione dell'asse del cono e l'angolo del cono.
  • Rilasciando le particelle in un cono, ora è molto più facile creare modelli con getti o spruzzi di particelle entranti.
  • L'impostazione Constant Speed (velocità costante), Cone (cono) può essere considerata una generalizzazione delle impostazioni Constant Speed (velocità costante), Hemispherical (emisferica) e Constant Speed (velocità costante), Spherical settings (sferica), ove le ultime due corrispondono ai casi speciali di un cono a 90 e a 180 gradi.

  • Le particelle sono iniettate da un sistema di ugelli in una camera CVD con un cono angolato di 15 gradi. Inizialmente hanno inerzia sufficiente a seguire la loro traiettoria originale, ma in ultimo la forza di trascinamento ha il sopravvento e le particelle iniziano a seguire il gas di fondo verso lo scarico. Le particelle sono iniettate da un sistema di ugelli in una camera CVD con un cono angolato di 15 gradi. Inizialmente hanno inerzia sufficiente a seguire la loro traiettoria originale, ma in ultimo la forza di trascinamento ha il sopravvento e le particelle iniziano a seguire il gas di fondo verso lo scarico.

Le particelle sono iniettate da un sistema di ugelli in una camera CVD con un cono angolato di 15 gradi. Inizialmente hanno inerzia sufficiente a seguire la loro traiettoria originale, ma in ultimo la forza di trascinamento ha il sopravvento e le particelle iniziano a seguire il gas di fondo verso lo scarico.

Statistiche per ogni feature Release (rilascio)

Il numero totale di particelle rilasciate da una data feature di rilascio è ora disponibile come variabile da utilizzare nelle equazioni e da valutare durante l'elaborazione dei risultati. Questo è un modo pratico per tener traccia del numero di particelle rilasciate da ogni feature, anche quando si utilizza una metodologia di posizione iniziale Mesh based (basata sulla mesh).

Contatori di collisione elastica

Ora è possibile contare il numero di collisioni elastiche tra una particella del modello e le particelle del gas di fondo semplicemente selezionando una casella di controllo.

  • Nelle impostazioni Elastic Collision Force (forza di collisione elastica), quando il Collision Model (modello di collisione) è Monte Carlo, si rende disponibile la nuova sezione Collision Statistics (statistiche di collisione).
  • Nella sezione Collision Statistics (statistiche di collisione), selezionare la casella di controllo Count Collisions (conta collisioni) per introdurre un nuovo grado di liberà per ciascuna particella, che viene incrementato di uno ogni volta che avviene una collisione elastica.
  • La variabile introdotta da Count Collisions (conta collisioni) si applica solo a una specifica Elastic Collision Force (forza di collisione elastica), nel senso che è possibile contare separatamente le collisioni di una particella del modello con molte specie di fondo diverse.

  • Grafico delle traiettorie di ioni di argon in un tubo. Ogni volta che subiscono una collisione elastica con il gas di fondo, si altera il loro vettore di velocità. Il colore rappresenta il numero di volte che lo ione collide con il gas di fondo. Grafico delle traiettorie di ioni di argon in un tubo. Ogni volta che subiscono una collisione elastica con il gas di fondo, si altera il loro vettore di velocità. Il colore rappresenta il numero di volte che lo ione collide con il gas di fondo.

Grafico delle traiettorie di ioni di argon in un tubo. Ogni volta che subiscono una collisione elastica con il gas di fondo, si altera il loro vettore di velocità. Il colore rappresenta il numero di volte che lo ione collide con il gas di fondo.

Nuovo modello di trascinamento - Haider-Levenspiel

Una nuova opzione è ora disponibile per calcolare la forza di trascinamento di particelle non sferiche. Il modello matematico impiegato è simile all'opzione Schiller-Naumann, ma in più tiene conto della sfericità delle particelle. Le particelle non sferiche hanno solitamente un coefficiente di trascinamento superiore rispetto alle particelle sferiche.

Reinizializzazione delle variabili dipendenti ausiliarie

Le funzionalità Velocity Reinitialization (reinizializzazione velocità) e Elastic Collision Force (forza di collisione elastica) possono ora reinizializzare le variabili dipendenti ausiliarie ogni volta che si reinizializza la velocità.

  • Nelle impostazioni Velocity Reinitialization (reinizializzazione velocità), è disponibile la nuova sezione New Value of Auxiliary Dependent Variables (nuovo valore delle variabili dipendenti ausiliarie).
  • La reinizializzazione può essere attivata o disattivata separatamente per ciascuna variabile.
  • La nuova sezione New Value of Auxiliary Dependent Variables (nuovo valore delle variabili dipendenti ausiliarie) è inoltre disponibile nelle impostazioni Elastic Collision Force (forza di collisione elastica) quando il Collision Model (modello di collisione) selezionato è Monte Carlo. * Utilizzare questa sezione per reinizializzare le variabili ausiliarie ogni volta che si verifica una collisione.
  • Nei modelli 2D e 2D assialsimmetrici, può essere reinizializzata anche la componente di velocità fuori dal piano.
  • Di conseguenza, quando il Collision Model (modello di collisione) è Monte Carlo in geometrie 2D e 2D assialsimmetriche, i risultati sono ora tanto accurati quanto quelli nei modelli totalmente 3D.

  • Guarda lo screenshot »
  • Grafico degli ioni in un acceleratore di particelle. Le variabili dipendenti ausiliarie possono essere utilizzate per monitorare il tempo di residenza e la distanza percorsa dagli ioni. Qui l'espressione a colori rappresenta il tempo di residenza, che viene riportato a zero quando le particelle raggiungono una determinata posizione. Grafico degli ioni in un acceleratore di particelle. Le variabili dipendenti ausiliarie possono essere utilizzate per monitorare il tempo di residenza e la distanza percorsa dagli ioni. Qui l'espressione a colori rappresenta il tempo di residenza, che viene riportato a zero quando le particelle raggiungono una determinata posizione.

Grafico degli ioni in un acceleratore di particelle. Le variabili dipendenti ausiliarie possono essere utilizzate per monitorare il tempo di residenza e la distanza percorsa dagli ioni. Qui l'espressione a colori rappresenta il tempo di residenza, che viene riportato a zero quando le particelle raggiungono una determinata posizione.

Operatori minimo, massimo e media

Gli operatori minimo massimo e media sono ora disponibili per le particelle. Questi operatori consentono di utilizzare le seguenti equazioni come condizioni di arresto o durante l'elaborazione dei risultati:

  • Valore minimo di una variabile, valutato su tutte le particelle
  • Valore massimo di una variabile, valutato su tutte le particelle
  • Valore medio di una variabile, valutato su tutte le particelle

Queste variabili si evolvono in genere nel tempo e possono essere utilizzate, ad esempio, in condizioni di arresto per terminare la simulazione quando l'energia cinetica media delle particelle raggiunge una soglia. Sono state aggiunte per le formulazioni newtoniana e lagrangiana.

Nuovo modello - Divergenza fascio di elettroni

Quando si modella la propagazione di fasci di particelle cariche a correnti elevate, la forza della carica spaziale generata dal fascio interessa significativamente le traiettorie delle particelle cariche. Le perturbazioni a queste traiettorie, a loro volta, possono influenzare la distribuzione della carica spaziale. L'interfaccia Charged Particle Tracing (tracciatura della particella carica) include una procedura iterativa per calcolare in modo efficiente le traiettorie di particelle fortemente accoppiate al campo elettrico di sistemi funzionanti in condizioni stazionarie. Tale procedura riduce significativamente il numero di particelle del modello rispetto ai metodi basati sulla modellazione esplicita di interazioni di Coulomb tra le particelle del fascio. Uno studio di affinamento della mesh conferma che la soluzione concorda con l'espressione analitica per la forma di un inviluppo del fascio parassiale non relativistico.

Questo modello richiede il Particle Tracing Module e l'AC/DC Module.

  • Un fascio di elettroni diverge a causa della propria carica spaziale. La forma di inviluppo del fascio dipende dalla carica e dalla massa delle particelle, dalla corrente di ingresso e dalla velocità iniziale delle particelle. Qui il colore della traiettoria delle particelle rappresenta lo spostamento radiale di ogni particella dalla sua posizione iniziale, il colore della sezione rappresenta l'autopotenziale del fascio e le frecce gialle indicano la forza elettrica che agisce sul fascio a causa del proprio autopotenziale. Un fascio di elettroni diverge a causa della propria carica spaziale. La forma di inviluppo del fascio dipende dalla carica e dalla massa delle particelle, dalla corrente di ingresso e dalla velocità iniziale delle particelle. Qui il colore della traiettoria delle particelle rappresenta lo spostamento radiale di ogni particella dalla sua posizione iniziale, il colore della sezione rappresenta l'autopotenziale del fascio e le frecce gialle indicano la forza elettrica che agisce sul fascio a causa del proprio autopotenziale.

Un fascio di elettroni diverge a causa della propria carica spaziale. La forma di inviluppo del fascio dipende dalla carica e dalla massa delle particelle, dalla corrente di ingresso e dalla velocità iniziale delle particelle. Qui il colore della traiettoria delle particelle rappresenta lo spostamento radiale di ogni particella dalla sua posizione iniziale, il colore della sezione rappresenta l'autopotenziale del fascio e le frecce gialle indicano la forza elettrica che agisce sul fascio a causa del proprio autopotenziale.

Nuovo modello - Benchmark velocità di deriva degli ioni

La velocità di trasporto dello ione Ar+ viene calcolata mediante una simulazione con Metodo Monte Carlo nel quale la collisione elastica degli ioni di Argon con gli ambienti neutri sono modellati in maniera esplicita. Il modello utilizza i dati relativi ad esperimenti su sezione trasversale di collisioni dipendenti dall'energia. I valori delle velocità medie degli ioni sono in accordo con i dati sperimentali lungo un ampio range di campi elettrici di ridotta intensità. Tale sovrapposizione dei risultati conferma che simulazioni con Metodo Monte Carlo nel caso di collisioni elastiche tra le particelle può essere applicato ad una vasta gamma di dispositivi.

  • Un insieme di particelle in un campo elettrico uniforme che si sposta attraverso un tubo. Il colore rappresenta il modulo di velocità delle particelle. Nonostante gli ioni abbiano velocità sostanzialmente differenti, la velocità media delle particelle corrisponde a dati sperimentali. Un insieme di particelle in un campo elettrico uniforme che si sposta attraverso un tubo. Il colore rappresenta il modulo di velocità delle particelle. Nonostante gli ioni abbiano velocità sostanzialmente differenti, la velocità media delle particelle corrisponde a dati sperimentali.

Un insieme di particelle in un campo elettrico uniforme che si sposta attraverso un tubo. Il colore rappresenta il modulo di velocità delle particelle. Nonostante gli ioni abbiano velocità sostanzialmente differenti, la velocità media delle particelle corrisponde a dati sperimentali.

Nuovo modello - Imbuto di ioni

Questo modello indaga l'effetto focale di un imbuto di ioni elettrodinamico. A causa della loro capacità di operare a elevate pressioni del gas di fondo, gli imbuti di ioni sono spesso utilizzati per accoppiare dispositivi come spettrometri di mobilità ionica e spettrometri di massa, migliorandone la sensibilità. Il modello utilizza un'impostazione di collisione Monte Carlo per modellare l'interazione degli ioni con il gas di fondo neutro.

Questo modello richiede il Particle Tracing Module e l'AC/DC Module.

  • Una sezione attraverso l'imbuto di ioni dove la superficie colorata rappresenta la somma del potenziale CA e CC a un angolo di fase di zero gradi. È anche visualizzata l'impronta delle traiettorie delle particelle. Via via che si muovono nel sistema, gli elettrodi le concentrano. L'evoluzione nel tempo delle particelle attraverso l'imbuto è indicata dai diversi colori delle particelle. Inizialmente le particelle sono rappresentate in grigio. Le particelle rosse indicano la posizione a 0,1 msec. Le particelle nere indicano la posizione a 0,2 msec dopo il rilascio iniziale e così via. Alla fine, dopo 0,6 msec, le particelle si concentrano in un'area molto piccola, indicata in giallo. Una sezione attraverso l'imbuto di ioni dove la superficie colorata rappresenta la somma del potenziale CA e CC a un angolo di fase di zero gradi. È anche visualizzata l'impronta delle traiettorie delle particelle. Via via che si muovono nel sistema, gli elettrodi le concentrano. L'evoluzione nel tempo delle particelle attraverso l'imbuto è indicata dai diversi colori delle particelle. Inizialmente le particelle sono rappresentate in grigio. Le particelle rosse indicano la posizione a 0,1 msec. Le particelle nere indicano la posizione a 0,2 msec dopo il rilascio iniziale e così via. Alla fine, dopo 0,6 msec, le particelle si concentrano in un'area molto piccola, indicata in giallo.

Una sezione attraverso l'imbuto di ioni dove la superficie colorata rappresenta la somma del potenziale CA e CC a un angolo di fase di zero gradi. È anche visualizzata l'impronta delle traiettorie delle particelle. Via via che si muovono nel sistema, gli elettrodi le concentrano. L'evoluzione nel tempo delle particelle attraverso l'imbuto è indicata dai diversi colori delle particelle. Inizialmente le particelle sono rappresentate in grigio. Le particelle rosse indicano la posizione a 0,1 msec. Le particelle nere indicano la posizione a 0,2 msec dopo il rilascio iniziale e così via. Alla fine, dopo 0,6 msec, le particelle si concentrano in un'area molto piccola, indicata in giallo.

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CAD Import Module e prodotti LiveLink per CAD

Aggiornamento del kernel di geometria nel CAD Import Module

Il CAD Import Module e i prodotti LiveLink per CAD utilizzano il kernel di geometria Parasolid® prodotto da Siemens PLM per le operazioni di modellazione solida, riparazione della geometria ed eliminazione delle feature. Se non si dispone di questi prodotti, viene utilizzato il kernel di modellazione geometrica nativo di COMSOL®. Il CAD Import Module rilasciato con COMSOL® versione 4.4 offre una versione aggiornata del kernel Parasolid® in cui sono stati corretti diversi problemi di stabilità che rendono più robuste le procedure di importazione di modelli CAD e le operazioni sui solidi.

  • Il modello del braccio di una gru importato con il CAD Import Module in cui la mesh è stata creata successivamente in COMSOL. Il modello del braccio di una gru importato con il CAD Import Module in cui la mesh è stata creata successivamente in COMSOL.

Il modello del braccio di una gru importato con il CAD Import Module in cui la mesh è stata creata successivamente in COMSOL.

LiveLink for SolidWorks®

Ampliando la funzionalità che consente di sincronizzare le selezioni in base alle assegnazioni di materiale al progetto CAD in SolidWorks®, l'interfaccia LiveLink offre ora il supporto per le selezioni definite dall'utente. Quando si lavora nella nuova interfaccia Selezioni di COMSOL® in SolidWorks è possibile definire le selezioni che sono sincronizzate al modello COMSOL®. Si può scegliere di sincronizzare le selezioni per corpi, facce, spigoli o punti, che diventano le selezioni nel modello quando il progetto viene sincronizzato con COMSOL Desktop®. L'impostazione di un modello è più efficiente, dato che si possono anche creare le selezioni dalle feature nel Model Builder (editor modello) o dai componenti di un assemblaggio.

LiveLink for Inventor®

La sincronizzazione della geometria tra Inventor® e COMSOL comprende ora anche la sincronizzazione delle selezioni di materiale. Le selezioni contenenti oggetti geometrici sincronizzati (corpi) vengono create in COMSOL in base alle definizioni di materiale nel progetto CAD. Le selezioni assumono i nomi dei materiali in Inventor®. Utilizzare queste selezioni come input per le feature geometriche che richiedono selezioni oggetto o per eventuali definizioni di modello, fisica o impostazioni di materiale che richiedano selezioni di dominio. Il nodo LiveLink contiene una tabella con un elenco delle selezioni sincronizzate.

ECAD Import Module

Importazione ODB++

Con l'importazione del formato ODB++, la funzionalità dell'ECAD Import Module è stata ampliata con il supporto di uno dei più diffusi formati per il trasferimento dei dati sui circuiti stampati. Utilizzando questa nuova funzionalità di importazione è ora possibile estrarre i dati geometrici da un file ODB++ e utilizzarli per creare la geometria del circuito stampato per la simulazione in COMSOL Multiphysics. L'importazione della geometria nell'ECAD Import Module supporta ora le estensioni di file .zip, .tar, .tgz, .gz, e .Z per il formato ODB++.

  • Il supporto per l'implementazione del formato ODB++ è stato fornito da Mentor Graphics Corporation ai sensi delle condizioni generali dell'ODB++ Solutions Development Partnership (http://www.odb-sa.com/). ODB++ è un marchio commerciale di Mentor Graphics Corporation.*

  • COMSOL supporta ora il formato ODB++&trade; per l'importazione, in modo da poter eseguire l'analisi dei componenti di un circuito stampato. COMSOL supporta ora il formato ODB++ per l'importazione, in modo da poter eseguire l'analisi dei componenti di un circuito stampato.

COMSOL supporta ora il formato ODB++ per l'importazione, in modo da poter eseguire l'analisi dei componenti di un circuito stampato.

LiveLink for Excel®

Connessione a un server COMSOL®

Con una licenza di rete flottante, LiveLink for Excel® consente ora di eseguire i calcoli su un computer diverso operante come server COMSOL®. Inoltre, anziché visualizzare la grafica dal server COMSOL® è possibile interfacciare LiveLink for Excel® con COMSOL Desktop, connettendo entrambi Excel® e COMSOL Desktop® allo stesso server COMSOL®. Qualsiasi modifica apportata a un modello da COMSOL Desktop® può essere applicata al modello aperto da LiveLink e viceversa.

  • Con una licenza di rete flottante, LiveLink&trade; for Excel&reg; può ora connettersi a un server COMSOL&reg; in esecuzione su un altro computer. Con una licenza di rete flottante, LiveLink for Excel® può ora connettersi a un server COMSOL® in esecuzione su un altro computer.

Con una licenza di rete flottante, LiveLink for Excel® può ora connettersi a un server COMSOL® in esecuzione su un altro computer.

Esportazione delle proprietà del materiale dipendenti dal campo

L'esportazione delle proprietà dei materiali memorizzate in un file Excel® in una libreria dei materiali COMSOL® include ora l'esportazione delle proprietà dipendenti dal campo. Tra queste, per esempio, vi sono le proprietà dipendenti dalla temperatura e le proprietà del materiale come la curva BH.

Sweep parametrici

È ora possibile estrarre l'elenco dei valori parametrici di un'estrusione (sweep) in una serie di celle di un foglio di lavoro. Si possono anche modificare i valori dei parametri e aggiornare il modello con i nuovi valori.

LiveLink for MATLAB®

Nuova funzionalità client/server

La versione 4.4 offre una nuova architettura client/server che riduce al minimo il sovraccarico nelle comunicazioni tra un client COMSOL® e un server COMSOL®. Le prestazioni risultano molto migliorate, specialmente quando il client COMSOL® e il server COMSOL® sono in esecuzione su computer diversi, ma anche per le connessioni con LiveLink for MATLAB®. L'esecuzione di un server COMSOL® su un computer diverso richiede una licenza di rete flottante. La nuova architettura consente inoltre di effettuare più connessioni a uno stesso server. L'accesso simultaneo a un modello da COMSOL Desktop® e da MATLAB® darà accesso a tutte le impostazioni di un modello indifferentemente da uno o dall'altro ambiente. Ciò semplifica il flusso di lavoro, poiché ora è possibile utilizzare MATLAB® come linguaggio macro per aggiornare o estrarre i risultati dal modello sfruttando allo stesso tempo la capacità di visualizzare le impostazioni del modello e i risultati in COMSOL Desktop®.

  • LiveLink&trade; for MATLAB&reg; trae vantaggio dalla nuova funzionalità client/server nella versione 4.4. LiveLink for MATLAB® trae vantaggio dalla nuova funzionalità client/server nella versione 4.4.

LiveLink for MATLAB® trae vantaggio dalla nuova funzionalità client/server nella versione 4.4.

Esportazione dei dati dai grafici per uso futuro

L'esportazione dei dati di un grafico con il comando mphplot in una struttura di dati è ora supportata per tutti i tipi di grafico. Ciò consente di elaborare i dati in un momento successivo, dando la possibilità di tracciare altri dati supplementari per elaborarli insieme alla struttura esportata.

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