Aggiornamenti della geometria
I miglioramenti della geometria in COMSOL Multiphysics® versione 5.3 sono piuttosto estesi. In questa versione è possibile specificare i sistemi di coordinate locali per facilitare la definizione della geometria e della fisica, mentre la nuova funzione Remove Details crea automaticamente operazioni di geometria virtuale. Inoltre, alcune operazioni di geometria sono ora molto più veloci e utilizzano una minor quantità di memoria. Gli aggiornamenti sono descritti in dettaglio qui di seguito.
Sistemi di coordinate definiti da piani di lavoro nella creazione geometrica
Prima della nuova versione di COMSOL Multiphysics®, quando si creavano elementi geometrici, le posizioni e gli orientamenti degli oggetti primitivi dovevano essere definiti sulla base del sistema di coordinate globali. Ora, è possibile lavorare in un sistema di coordinate locali quando si modificano le impostazioni di una funzione primitiva o di trasformazione utilizzate per costruire la geometria. A tale scopo, è necessario innanzitutto creare un piano di lavoro che definisca il sistema di coordinate locali in cui lavorare. Le nuove primitive che vengono aggiunte alla geometria utilizzano questo nuovo sistema di coordinate locali, in modo che sia più facile specificare la posizione e l'orientamento della primitiva. Per utilizzare questa nuova funzionalità, bisogna scegliere il piano di lavoro nella sezione Coordinate System nella finestra impostazioni. A questo punto, il piano di lavoro e gli assi del sistema di coordinate locali - xw, yw e zw - appariranno nella finestra grafica.
Sistemi di coordinate definiti da orientamenti geometrici
A volte, le equazioni fisiche e le proprietà sono definite mediante i vettori direzionali del sistema di coordinate a cui appartengono. Tuttavia, se la geometria del dominio da modellare non si allinea facilmente al sistema di coordinate globali, può essere difficile definire le equazioni fisiche e le proprietà dipendenti dalle direzioni delle coordinate. Ciò avviene ad esempio con le definizioni dei parametri fisici di materiali anisotropi, che dipendono dagli orientamenti.
Per definire queste equazioni fisiche e queste proprietà, è ora possibile utilizzare un sistema di coordinate locali coincidente con il posizionamento e l'allineamento di un'entità geometrica. Nel menu Coordinate Systems del nodo Definitions, è presente un nuovo tipo di sistema di coordinate: System from Geometry. Questa funzione genera un sistema di coordinate corrispondente a un piano di lavoro prescelto, agevolando così la creazione di un sistema di coordinate, da utilizzare nella fisica, allineato a determinate entità geometriche. Ora si possono definire le equazioni fisiche mediante i nuovi assi di coordinate xw, yw e zw. Inoltre, si possono definire Base Vector System, Rotated System, Cylindrical System e Spherical System in relazione a un sistema di coordinate locali di un piano di lavoro.
Un piano di lavoro coincide con la faccia inferiore di un cilindro angolato rispetto al sistema di coordinate globali. Un sistema di coordinate locali è stato allineato a questo piano di lavoro. In questo sistema di coordinate si possono specificare equazioni fisiche e proprietà.
Sistemi di coordinate combinati definiti da orientamenti geometrici diversi
La definizione di fisica e proprietà per molteplici domini geometrici può essere difficile quando l'orientamento delle entità geometriche dei domini non è allineato. Non è più necessario manipolare le equazioni per tener conto di questo fatto: il software COMSOL Multiphysics® lo può fare automaticamente mediante i sistemi di coordinate combinati.
In un nodo Combined System sotto il nodo Definitions (v. immagine), il sistema di coordinate può essere specificato in base ai diversi orientamenti delle entità geometriche nei diversi domini geometrici. Utilizzando un sistema di coordinate combinato, è possibile definire le equazioni fisiche e le proprietà in base all'orientamento del rispettivo dominio.
Due domini con orientamenti diversi sono collegati. Il sistema di coordinate locali per ogni dominio può essere allineato con l'orientamento e la posizione della geometria rispettiva utilizzando la funzione System from Geometry da un piano di lavoro Face parallel.
Rimozione automatica dei dettagli geometrici con operazioni di geometria virtuale
È stata introdotta una nuova operazione di geometria 3D, Remove Details, per il preprocessing corretto di geometrie CAD. Ciò è particolarmente utile in presenza di piccoli dettagli geometrici, che possono portare a grandi mesh di scarsa qualità se non vengono gestiti in modo adeguato.
L'operazione Remove Details rimuove automaticamente dalla geometria i lati corti e le facce piccole e sottili (strette). Ha due modalità: Automatic e Manual. Quando si rimuovono i dettagli in modalità Automatic, l'operazione genera una sequenza di nodi di operazioni virtuali che è possibile ispezionare e modificare passando alla modalità Manual.
Una geometria CAD contenente lati corti, facce piccole e facce strette (a sinistra) porta alla mesh corrispondente (a destra).
Dopo aver ricostruito la geometria con l'operazione Remove Details (a sinistra), i risultati di mesh sono decisamente migliori (a destra).
Percorso dell'Application Library con un esempio che utilizza l'operazione Remove Details: ECAD_Module/Tutorials/pcb_import
Miglioramenti nelle operazioni di estrusione
L'operazione per estrudere le facce in oggetti 3D offre ora una maggiore flessibilità. Selezionando Vertices to extrude to nella sezione Distances della finestra impostazioni Extrude, è possibile estrudere una faccia fino a un oggetto esistente, specificato da uno o più vertici. Per creare oggetti 3D simmetrici attorno a un piano, è possibile selezionare Distances from plane nella sezione Distances della finestra impostazioni Extrude. In questo modo è possibile estrudere un piano in due direzioni opposte inserendo valori positivi e negativi nei campi appropriati.
La finestra impostazioni Extrude (a sinistra), in cui una faccia di ingresso può estrudersi a un vertice specificato. La finestra grafica (a destra) mostra la distanza di estrusione mediante una freccia.
Miglioramenti nella selezione di entità con le selezioni di cilindro e disco
Utili negli array complessi con molti componenti, le nuove impostazioni agevolano la selezione di entità (per esempio i contorni), per utilizzarle in altre operazioni. In 3D, è possibile selezionare sezioni della geometria circondandole con le parti di un cilindro. L'operazione di selezione Cylinder in 3D, sotto i nodi Geometry e Definitions, consente ora di definire un raggio interno ed esterno e un angolo per l'estrusione con la selezione Cylinder. Questa operazione circoscrive un settore che abbraccia una selezione di entità all'interno dell'oggetto generale. Simili operazioni si possono eseguire in 2D utilizzando l'operazione di selezione Disk (precedentemente denominata Ball).
Una selection Cylinder che seleziona i contorni all'interno di un settore di un cilindro cavo.
Segmento di linea
In COMSOL Multiphysics® versione 5.3 è stata introdotta la nuova primitiva geometrica Line Segment per le operazioni in 2D e 3D. Il punto di partenza e quello finale possono essere specificati selezionando un vertice o inserendo le coordinate nella finestra impostazioni Line Segment.
Generazione di selezioni 2D da selezioni 3D mediante le sezioni trasversali
Sono stati apportati miglioramenti che consentono di specificare in modo più preciso le selezioni. In particolare, ora è più semplice generare selezioni 2D da selezioni già specificate in 3D. Questo è utile, ad esempio, se si desidera creare una geometria assialsimmetrica 2D da una geometria 3D importata. Se il software CAD ha già definito le selezioni di contorno 3D costituite da ingresso, uscita e condizione di parete per il dominio fluidodinamico, queste entità saranno ora disponibili come selezioni di contorno 2D quando si definisce la fisica per il modello assialsimmetrico.
La nuova funzionalità per la creazione di selezioni 2D è accessibile attraverso la funzione Cross Section e si raggiunge selezionando l'opzione di controllo Selections from 3D nella finestra delle impostazioni della funzione. L'operazione creerà una selezione 2D da ciascuna selezione 3D specificata nella sequenza geometrica che precede il nodo del piano di lavoro. Una selezione 2D è costruita dall'intersezione tra il piano di lavoro e la selezione 3D. Con questa funzionalità, una selezione di dominio 3D creerebbe una selezione di dominio in 2D, mentre una selezione di superficie 3D creerebbe una selezione di contorno in 2D.
Varianti di parti geometriche
Se si crea una libreria propria di parti geometriche, è ora possibile memorizzare diverse varianti di una parte in un singolo file MPH. Ogni variante è definita da un nodo Geometry part sotto il nodo Global definitions, in cui è necessario selezionare la casella di controllo Show as variant in part library nella finestra impostazioni. Di solito, una delle varianti contiene la sequenza geometrica principale per costruire la parte, mentre le altre contengono un'istanza della variante "secondaria" della parte. Quando si carica una parte con diverse varianti, si apre una finestra di dialogo in cui è possibile scegliere la variante da utilizzare per il modello.