Aggiornamenti del Ray Optics Module

Agli utenti del Ray Optics Module, COMSOL Multiphysics® versione 5.2a offre la capacità di modellazione ray tracing al di fuori della geometria, un nuovo tipo di grafico per la misurazione di aberrazioni monocromatiche, miglioramenti al grafico Ray Trajectories e altro ancora. Gli aggiornamenti del Ray Optics Module sono descritti in dettaglio qui di seguito.

Propagazione di raggi all'esterno della geometria

Quando si tracciano i raggi attraverso un sistema di lenti, non è più necessario aggiungere un dominio di aria o di vuoto. I raggi possono essere rilasciati e propagarsi al di fuori della geometria e nei domini non discretizzati, fintantoché queste regioni sono omogenee. Con questa nuova funzionalità, la condizione al contorno Material Discontinuity ora può essere utilizzata sui contorni esterni, al posto della condizione Wall, per consentire ai raggi di rifrangere dentro o fuori i domini discretizzati. La maggior parte degli esempi nella libreria di applicazioni è stata aggiornata con questa funzione.

Durante la modellazione, specificare Refractive index of exterior domains nella finestra impostazioni dell'interfaccia Geometrical Optics. Quando i raggi si propagano fuori dalla geometria o in domini che non sono nell'elenco di selezione per l'interfaccia Geometrical Optics, verrà utilizzato questo valore dell'indice di rifrazione. I raggi possono comunque interagire con i contorni della geometria, anche se non sono adiacenti a un dominio discretizzato. Tuttavia, i contorni devono essere discretizzati. Il meshing dei contorni viene gestito automaticamente quando si utilizzano le impostazioni predefinite.

Un fascio collimato è focalizzato da una lente convessa. I raggi possono propagarsi nella lente e nella regione esterna alla geometria, dove non è definita una mesh. L'espressione di colore dei raggi è basata sulla loro intensità, mentre il colore della mesh è proporzionale alla dimensione degli elementi. Un fascio collimato è focalizzato da una lente convessa. I raggi possono propagarsi nella lente e nella regione esterna alla geometria, dove non è definita una mesh. L'espressione di colore dei raggi è basata sulla loro intensità, mentre il colore della mesh è proporzionale alla dimensione degli elementi.
Un fascio collimato è focalizzato da una lente convessa. I raggi possono propagarsi nella lente e nella regione esterna alla geometria, dove non è definita una mesh. L'espressione di colore dei raggi è basata sulla loro intensità, mentre il colore della mesh è proporzionale alla dimensione degli elementi.

Grafico Optical Aberration

Il nuovo tipo di grafico Optical Aberration è dedicato alla misurazione di aberrazioni monocromatiche. Questi grafici calcolano la differenza del percorso ottico tra i raggi incidenti che convergono verso un punto focale, quindi interpolano le differenze sulla base dei polinomi di Zernike. È possibile tracciare ogni combinazione lineare dei polinomi di Zernike, moltiplicati per i coefficienti di Zernike calcolati. È inoltre possibile generare una tabella dei coefficienti di Zernike utilizzando la funzione Aberration Evaluation.
Polinomi di Zernike fino al quinto ordine, tracciati su un cerchio unitario. Polinomi di Zernike fino al quinto ordine, tracciati su un cerchio unitario.
Polinomi di Zernike fino al quinto ordine, tracciati su un cerchio unitario.

Grafico Ray Trajectories migliorato

Il tipo di grafico Ray Trajectories ora include automaticamente un numero di punti extra, oltre alla soluzione ai passi temporali o agli incrementi di lunghezza del percorso ottico salvati. Solitamente, questi punti extra corrispondono ai punti al contorno in cui si riflettono o rifrangono i raggi. Con i punti extra, il tipo di trama del grafico Ray Trajectories risulta migliorato e trasmette molte più informazioni di prima, anche se il numero di passi temporali o incrementi di lunghezza del percorso ottico archiviato è molto ridotto.

Confronto del grafico Ray Trajectories nel modello monocromatore di Czerny-Turner con lo stesso numero di iterazioni della soluzione salvate in COMSOL Multiphysics® versione 5.2 rispetto a COMSOL Multiphysics® versione 5.2a. Confronto del grafico Ray Trajectories nel modello monocromatore di Czerny-Turner con lo stesso numero di iterazioni della soluzione salvate in COMSOL Multiphysics® versione 5.2 rispetto a COMSOL Multiphysics® versione 5.2a.
Confronto del grafico Ray Trajectories nel modello monocromatore di Czerny-Turner con lo stesso numero di iterazioni della soluzione salvate in COMSOL Multiphysics® versione 5.2 rispetto a COMSOL Multiphysics® versione 5.2a.

Nuove opzioni per Cone-Based Release

Sono disponibili diverse nuove opzioni quando si rilasciano i raggi con una distribuzione conica delle direzioni iniziali. È possibile rilasciare i raggi con una densità uniforme nello spazio del vettore d'onda, così che ogni raggio sottenda il medesimo angolo solido. In alternativa, è possibile specificare separatamente la densità dei raggi nelle direzioni polare e azimutale. Sono anche disponibili le opzioni integrate per rilasciare solo raggi marginali, con o senza un raggio assiale.

Nella nuova interfaccia sono quattro le opzioni di rilascio dei raggi con una distribuzione conica. Nella nuova interfaccia sono quattro le opzioni di rilascio dei raggi con una distribuzione conica.
Nella nuova interfaccia sono quattro le opzioni di rilascio dei raggi con una distribuzione conica.

Nuovi nomi per le opzioni del calcolo di intensità

Le opzioni dell'elenco Intensity Computation nella finestra impostazioni dell'interfaccia Geometrical Optics hanno nuovi nomi più intuitivi.

Nome dell'opzione nella versione 5.2. Nome dell'opzione nella versione 5.2a.
Utilizzo delle curvature principali in atto Intensità di calcolo
Uso delle curvature principali e della potenza dei raggi Intensità e potenza di calcolo
Uso del tensore di curvatura Intensità di calcolo in mezzi graduati
Uso del tensore e curvatura e della potenza dei raggi Intensità e potenza di calcolo in mezzi graduati

Tutorial aggiornato: Ricevitore parabolico solare

Questo tutorial è stato aggiornato con l'inclusione di due insiemi di dati di riferimento.

Un concentratore paraboloide può concentrare la radiazione solare incidente su un obiettivo o un ricevitore a cavità, generando flussi termici locali molto elevati. Questo può essere utilizzato per produrre il vapore che alimenta un generatore o l'idrogeno usato direttamente come combustibile. In alcune applicazioni, l'uniformità di flusso sulla superficie del ricevitore a cavità ha un effetto sensibile sull'efficienza. Nell'esempio, la radiazione solare si riflette dal concentratore verso una piccola area nel piano focale, dove può essere posizionato un ricevitore a cavità.

Di particolare interesse nel valutare le prestazioni dei sistemi collettore-ricevitore solare è il rapporto di concentrazione, definito come il rapporto tra il flusso incidente e il flusso solare ambiente.

Il modello valuta il rapporto di concentrazione nel piano focale di un concentratore solare paraboloide con due diverse ipotesi. Con la prima, il riflettore paraboloide viene considerato un riflettore perfettamente liscio, non assorbente. Con la seconda, sono presi in considerazione gli effetti di rugosità superficiale, assorbimento e regione circumsolare. Entrambi gli studi calcolano il rapporto di concentrazione risultante nel piano focale della parabola e questi risultati vengono confrontati ai valori pubblicati.

Percorso della Application Library: Ray_\Optics_\Module/Industrial_\Applications/solar_\dish_\receiver

Il tutorial del ricevitore parabolico solare mostra il confronto dei dati tra i risultati e i valori pubblicati di un riflettore ideale (in alto a sinistra) e un riflettore che tiene conto della rugosità superficiale, dell'assorbimento e dell'oscuramento al bordo (in alto a destra). Sono anche presentati i risultati 2D per ciascun caso (in basso). Il tutorial del ricevitore parabolico solare mostra il confronto dei dati tra i risultati e i valori pubblicati di un riflettore ideale (in alto a sinistra) e un riflettore che tiene conto della rugosità superficiale, dell'assorbimento e dell'oscuramento al bordo (in alto a destra). Sono anche presentati i risultati 2D per ciascun caso (in basso).
Il tutorial del ricevitore parabolico solare mostra il confronto dei dati tra i risultati e i valori pubblicati di un riflettore ideale (in alto a sinistra) e un riflettore che tiene conto della rugosità superficiale, dell'assorbimento e dell'oscuramento al bordo (in alto a destra). Sono anche presentati i risultati 2D per ciascun caso (in basso).