AC/DC Module
Relazioni costitutive efficaci per simulazioni magnetiche non lineari nel dominio della frequenza
COMSOL Multiphysics versione 5.2 offre la possibilità di inserire relazioni costitutive efficaci per simulazioni magnetiche sotto forma di curve efficaci HB o BH. Questa funzionalità può essere utilizzata per modellare i materiali magnetici non lineari, come i metalli saturabili in uno studio nel dominio della frequenza, approssimandoli con un materiale lineare efficace e non omogeneo. È possibile utilizzare la formulazione per approssimare la risposta (metodo di prima armonica) di un materiale non lineare soggetto a eccitazione armonica, evitando il costo computazionale di un'analisi transitoria completa.
Un confronto tra la soluzione ottenuta con uno studio Time Dependent (blu), la soluzione ottenuta con uno studio Frequency Domain utilizzando un materiale linearizzato (verde) e la nuova approssimazione di materiale efficace (rosso).
Nuova app: Effective Nonlinear Magnetic Curves Calculator
L'app Effective Nonlinear Magnetic Curves Calculator accompagna la nuova funzionalità Effective Nonlinear Constitutive Relations. Le interfacce basate sul magnetismo nell'AC/DC Module includono il modello di materiale Effective HB/BH Curve, che può essere utilizzato per approssimare il comportamento di un materiale magnetico non lineare in una simulazione nel dominio della frequenza senza il costo computazionale aggiuntivo di una simulazione transitoria completa.
Il modello di materiale Effective HB/BH Curve richiede le relazioni Heff(B) o Beff(H) efficaci, definite come funzioni di interpolazione. Questa app può essere utilizzata per calcolare i dati di interpolazione a partire dalle relazioni H(B) o B(H) del materiale.
I dati di interpolazione delle relazioni H(B) o B(H) possono essere importati da un file di testo o inseriti in una tabella. L'app calcolerà quindi i dati di interpolazione per le relazioni Heff(B) o Beff(H) utilizzando due metodi energetici differenti. Le risultanti proprietà efficaci del materiale possono essere esportate come file della COMSOL Material Library e utilizzate in un modello che utilizza l'interfaccia Magnetic Fields di COMSOL Multiphysics.
Interfaccia utente dell'app Effective Nonlinear Magnetic Curves Calculator, con i dati di interpolazione ed i grafici della curva BH originale e delle curve efficaci calcolate.
Materiali magnetici non lineari esterni
L'interfaccia fisica Magnetic Fields dell'AC/DC Module e le corrispondenti interfacce 2D del software COMSOL Multiphysics possono ora utilizzare modelli di materiali esterni implementati come librerie dinamiche definite dall'utente. Questo aumenta la flessibilità e le capacità di modellazione delle interfacce fisiche. Questa funzionalità è integrata nella funzione External Material e consente di definire modelli avanzati e personalizzati di materiali, quali modelli di isteresi, modelli dipendenti dallo stato o anche modelli basati su uno schema di discretizzazione differente.
Nuova app: Touchscreen Simulator
Concepita come uno strumento Proof of Concept nello sviluppo di touchscreen capacitivi, l'app Touchscreen Simulator calcola la matrice di capacità elettrica, così come il modulo del campo elettrico.
L'app calcola la matrice di capacità elettrica di un touchscreen in presenza di un dito umano immaginario, dove la posizione e l'orientamento di quest'ultimo sono controllati tramite i parametri di input. Questi comprendono la dimensione dell'array di celle degli elettrodi, la posizione del dito, il livello e l'angolo di sfioramento, gli spessori di substrato e superstrato e le proprietà dei materiali.
Interfaccia utente dell'app Touchscreen Simulator, con un modello di touchscreen con un array di elettrodi 10x10 e il grafico del campo elettrico in dB.
Nuova app: Magnetic Prospecting
La prospezione magnetica è un metodo di esplorazione geologica per determinati tipi di giacimenti di ferro, in particolare quelli costituiti da magnetite ed ematite. Il metodo consiste nel misurare le anomalie magnetiche (cambiamenti nel campo magnetico terrestre) dovute alla presenza di minerali magnetici.
L'app Magnetic Prospecting simula l'effetto di un deposito di minerale magnetico nel campo magnetico terrestre e predice l'anomalia misurata in punti specificati sulla superficie. È possibile importare immagini altimetriche o file DEM (Digital Elevation Model) per definire l'orografia della regione, nonché i dati del campo geomagnetico dell'ubicazione specificata.
Il calcolo genera un grafico del campo magnetico sulla superficie terrestre così come i dati numerici dell'anomalia prevista presso i punti di misurazione specificati nella regione.
L'interfaccia utente dell'app Magnetic Prospecting fornisce i dati di partenza per specificare il campo geomagnetico e le proprietà magnetiche del minerale.
Nuova app: Induction Heating of a Steel Billet
Il riscaldamento a induzione è un metodo utilizzato per riscaldare i metalli per forgiatura o altre applicazioni. Rispetto ai più tradizionali metodi di riscaldamento, come forni elettrici o a gas, l'induzione trasferisce il calore direttamente sul pezzo in modo più controllato e ne velocizza la lavorazione.
L'app Induction Heating of a Steel Billet può essere utilizzata per progettare un semplice sistema di riscaldamento costituito da una o più bobine elettromagnetiche attraverso le quali la billetta passa a una velocità costante. Le bobine sono eccitate da correnti alternate e inducono correnti parassite nella billetta metallica, generando calore a causa del riscaldamento per effetto Joule. La sezione trasversale della billetta, il numero di bobine, la posizione e le dimensioni, così come la temperatura iniziale e quella ambiente e le correnti di ogni singola bobina possono essere specificati nell'app.
Dopo aver calcolato la soluzione, l'app mostra la temperatura della billetta e la densità di corrente durante il processo. Inoltre, calcola i dati numerici negli intervalli di temperatura previsti nella billetta e l'equilibrio di potenza del sistema.
L'app Induction Heating of a Steel Billet calcola l'intervallo di temperatura nella billetta e il bilancio di potenza e mostra i risultati nei grafici della densità di corrente elettrica e della temperatura.
Carte di Smith: un modo convenzionale per mostrare le caratteristiche di adattamento
Il gruppo di grafici Carte di Smith permette di tracciare i dati di impedenza, ammettenza e riflessione in una carta di Smith. Le carte di Smith sono utili per correlare parametri di diffusione (scattering) complessi (coefficienti di riflessione) all'impedenza di ingresso o all'ammettenza di antenne, linee di trasmissione e altri componenti di rete. Per gli studi che generano automaticamente un grafico dei parametri di diffusione (scattering), viene generata automaticamente anche la carta di Smith.
La carta di Smith del filtro passa-banda CPW (dove la scala di colore indica la frequenza di simulazione) mostra che il filtro è adattato a 50 Ohm intorno a 7.65 GHz.