COMSOL Multiphysics® Versão 4.4 - Destaques do Lançamento

Lançado em 27 de novembro de 2013

O mais poderoso software de multifísica acabou de ficar ainda mais poderoso. O COMSOL Multiphysics versão 4.4 traz uma nova interface COMSOL Desktop avançada e intuitiva, uma ferramenta totalmente nova para configuração de modelos multifísicos, com solvers mais poderosos, busca por variáveis com base em texto, correções importantes e melhorias na experiência do usuário. Assista ao vídeo para ter um resumo completo dos principais destaques, ou clique em um dos menus abaixo para investigar detalhadamente todas as melhorias que chegam com COMSOL Multiphysics® versão 4.4.

Assista ao nosso webinar sobre o COMSOL Multiphysics 4.4

Summary of Major News

  • COMSOL Multiphysics®

  • COMSOL Desktop® com Ribbon
  • A versão do COMSOL Desktop® para as plataformas Windows® inclui o novo design Ribbon para permitir um fluxo de trabalho facilitado. Encontre rapidamente as operações de que precisa para configurar um modelo e executar simulações.
  • Novo Nó Multifísica
  • Um nó Multifísica totalmente novo na árvore do modelo para configurar modelos multifísicos

    • Combine interfaces físicas para definir sua própria multifísica
    • Escolha entre acoplamentos multifísicos integrados
    • Visualize cada interface física em um nó diferente na árvore
  • Seleção com um clique
  • Um novo método de seleção, em que se posiciona o cursor e clica, agiliza o processo de modelagem.
  • Busca Por Variáveis com Base no Texto
  • A busca com preenchimento automático permite que encontrar rapidamente variáveis para usar em resultados na versão do Windows.
  • Subsequências Geométricas
  • Subsequências geométricas permitem geometrias primitivas definidas pelo usuário.
  • Comandos If/Else
  • Comandos If/Else podem ser usados na árvore do modelo para a criação condicional de geometrias.
  • Unidades de Tempo em Solvers
  • Os estudos e solvers agora trabalham com unidades de tempo.
  • Exportação de Arquivos de Malha NASTRAN®
  • Exporte uma malha 2D e 3D para o formato de arquivo de malha NASTRAN®.
  • Elétrica

  • AC/DC Module
  • Uma biblioteca com 165 materiais magnéticos não lineares foi incluída no AC/DC Module.
  • RF Module
  • Simule componentes com portas em contornos internos.
  • Wave Optics Module
  • O Wave Optics Module agora inclui dispersão com um campo ambiente gaussiano e uma nova interface Laser Heating.
  • Semiconductor Module
  • A heterojunção e a ionização por impacto são apenas duas de muitas atualizações do Semiconductor Module.
  • Mecânico

  • Heat Transfer Module
  • Novas ferramentas estão disponíveis para cálculos rápidos de radiação em meios participantes, o efeito termoelétrico e o aquecimento em tecido biológico.
  • Structural Mechanics Module
  • O Structural Mechanics Module garante fácil acesso a forças rotordinâmicas, inclui um método novo e rápido para contato com penalidade e possui acoplamentos sólido-casca atualizados.
  • Fatigue Module
  • Novos métodos de avaliação de fadiga para analisar materiais não lineares, incluindo fadiga térmica.
  • Multibody Dynamics Module
  • A funcionalidade é expandida com três novos tipos de junta e fricção em juntas.
  • Acoustics Module
  • Executa simulações aeroacústicas com base nas equações Linearizadas de Euler.
  • Fluido

  • CFD Module
  • Modele a irregularidade superficial de paredes em escoamentos turbulentos e obtenha uma melhor conservação de massa e energia para escoamentos laminares.
  • Novo produto: Mixer Module
  • O Mixer Module permite que simular misturadores e reatores agitados.
  • Multipropósito

  • Optimization Module
  • O Optimization Module possui um método adicional isento de gradientes (BOBYQA) para otimizar as dimensões e um método adicional com base em gradientes (MMA) para otimizar a topologia.
  • Particle Tracing Module
  • As interações partícula-campo e fluido-partícula agora são habilmente simuladas com um novo método eficiente.
  • Interfaces

  • LiveLink for SOLIDWORKS®
  • Agora pode-se sincronizar seleções definidas pelo usuário.
  • LiveLink for Inventor®
  • Sincronize seleções de materiais e nomes de materiais entre o COMSOL e o Inventor®.
  • ECAD Import Module
  • A importação do formato ODB++ permite simulações multifísicas para um dos formatos mais populares para projetos de Placa de Circuito Impresso.

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks


Previous COMSOL Multiphysics® Versions

Modelagem com o novo COMSOL Desktop

Duration: 06:08

Apresentando o Ribbon do COMSOL®

Fluxo de Trabalho Simplificado

Quando executado no Windows®, o ambiente COMSOL Desktop apresenta um novo visual, com um Ribbon contendo abas que refletem as principais operações e o fluxo de trabalho para configurar um modelo e executar simulações.

  • COMSOL Desktop em ambiente Windows®. COMSOL Desktop em ambiente Windows®.

COMSOL Desktop em ambiente Windows®.

A aba Página Inicial do Ribbon traz botões para as operações mais comuns para realizar modificações em um modelo e para executar simulações: alterar parâmetros de modelo para uma geometria parametrizada, revisar propriedades de materiais e físicas, construir a malha, executar um estudo e visualizar resultados de simulação.

  • O Ribbon do COMSOL Desktop O Ribbon do COMSOL Desktop

O Ribbon do COMSOL Desktop

Há também abas padrão para cada uma das principais etapas no processo de modelagem. Elas são ordenadas da esquerda para a direita de acordo com o fluxo de trabalho: Definições, Geometria, Física, Malha, Estudo e Resultados.

O Ribbon garante o rápido acesso aos comandos disponíveis e complementa a Árvore do Modelo. As funcionalidades acessadas através do Ribbon também são acessíveis por menus contextuais, clicando com o botão direito nos nós da Árvore do Modelo. Certas operações só estão disponibilizadas no Ribbon, como selecionar qual janela do COMSOL Desktop exibir. Nas plataformas Macintosh® e Linux®, essa funcionalidade é disponível em barras de ferramenta que substituem o Ribbon. Há também várias operações que só são disponibilizadas na Árvore do Modeloo, como reordenar e desabilitar nós.

Uma nova Barra de Ferramentas de Acesso Rápido no topo do COMSOL Desktop contém um conjunto de comandos independentes da aba do Ribbon que estiver sendo exibida. Pode-se personalizar a Barra de Ferramentas de Acesso Rápido: é possível adicionar a maioria dos comandos disponíveis no menu Arquivo, comandos para desfazer e refazer ações recentes, para copiar, colar, duplicar e excluir nós na árvore do modelo. Também pode-se optar por posicionar a Barra de Ferramentas de Acesso Rápido acima ou abaixo do Ribbon.

Destaques do Novo COMSOL Desktop®

Controle Transparente das Simulações Multifísicas

O COMSOL melhora o fluxo de trabalho para modelar aplicações multifísicas que incluem tensão térmica e aquecimento eletromagnético. Um nó Multifísica dedicado é disponibilizado na Árvore do Modelo para permitir que se controle os acoplamentos entre as físicas individuais e a transferência térmica. Ao adicionar uma interface Multiphysics, como Joule Heating, diretamente a partir do Assistente de Modelo, a Árvore do Modelo conterá nós para Correntes Elétricas e Transferência Térmica em Sólidos, além de um nó Multifísica com um subnó para a Fonte Térmica Eletromagnética. Como alternativa, se já estiver sendo usada a interface Electric Currents, a adição da interface Heat Transfer in Solids introduzirá o nó Multifísica à Árvore do Modelo e permitirá selecionar e definir a simulação de aquecimento eletromagnético adequada, tal como aquecimento por Joule, adicionando subnós adequados.

Os fenômenos multifísicos a seguir podem ser modelados usando os nós Multifísica:

  • Aquecimento por Efeito Joule
  • Aquecimento por Indução (requer o AC/DC Module)
  • Aquecimento por Micro-ondas (requer o RF Module)
  • Aquecimento a Laser (requer o Wave Optics Module)
  • Tensão Térmica (requer o Structural Mechanics ou o MEMS Module)
  • Aquecimento por Efeito Joule e Expansão Térmica (requer o Structural Mechanics ou o MEMS Module)
  • Efeito Termelétrico (requer o Heat Transfer Module)

Anos de trabalho com simulações multifísicas levaram a COMSOL a desenvolver esse estilo de fluxo de trabalho. O uso de nós Multifísica permite tratar cada física separadamente, ou como fenômenos acoplados, e ativar e desativar esses acoplamentos dinamicamente. Isso facilita o fluxo de trabalho graças a:

  • Controle transparente: Veja, edite e controle todas as físicas participantes, bem como os acoplamentos entre elas, como interfaces físicas distintas
  • Fluxo de trabalho natural: Construa modelos multifísicos de complexidade crescente começando por um modelo monofísico e, então, adicionando mais interfaces monofísicas familiares
  • Maior capacidade de expansão: Estenda acoplamentos multifísicos existentes incluindo novas interfaces monofísicas. Essa versatilidade permite escolher quais físicas acoplar e resolver juntas, de modo que diferentes simulações possam ser realizadas em um mesmo modelo sem ter que definir um novo.

  • O novo nó Multifísica no Construtor de Modelos para uma simulação de Aquecimento por Efeito Joule. A seleção da interface Joule Heating no navegador do Modelo define os nós Correntes Elétricas, Transferência Térmica em Sólidos e Multifísica. O subnó Fonte Térmica Eletromagnética é onde o acoplamento é controlado. O acoplamento pode ser ativado e desativado marcando e desmarcando o recurso Ativo. O novo nó Multifísica no Construtor de Modelos para uma simulação de Aquecimento por Efeito Joule. A seleção da interface Joule Heating no navegador do Modelo define os nós Correntes Elétricas, Transferência Térmica em Sólidos e Multifísica. O subnó Fonte Térmica Eletromagnética é onde o acoplamento é controlado. O acoplamento pode ser ativado e desativado marcando e desmarcando o recurso Ativo.

O novo nó Multifísica no Construtor de Modelos para uma simulação de Aquecimento por Efeito Joule. A seleção da interface Joule Heating no navegador do Modelo define os nós Correntes Elétricas, Transferência Térmica em Sólidos e Multifísica. O subnó Fonte Térmica Eletromagnética é onde o acoplamento é controlado. O acoplamento pode ser ativado e desativado marcando e desmarcando o recurso Ativo.

Seleções com um clique

A seleção de objetos geométricos, domínios, contornos, bordas e pontos está mais fácil – basta posicionar o cursor sobre um contorno para realçá-lo e clicar com o botão esquerdo do mouse para selecionar. O método anterior de clicar com o botão esquerdo para realçar e com o botão direito para confirmar ainda está disponível como opção em Preferências. Para selecionar contornos internos, pode-se usar a roda de rolagem do mouse ou as setas para cima e para baixo do teclado.

  • Quando for configurar as condições de contorno, o posicionamento do cursor sobre uma superfície a realça em vermelho; superfícies já selecionadas são realçadas em azul. Quando for configurar as condições de contorno, o posicionamento do cursor sobre uma superfície a realça em vermelho; superfícies já selecionadas são realçadas em azul.

Quando for configurar as condições de contorno, o posicionamento do cursor sobre uma superfície a realça em vermelho; superfícies já selecionadas são realçadas em azul.

Busca de Variáveis com Base em Texto e com Preenchimento Automático

Uma nova função de busca com preenchimento automático permite encontrar rapidamente quantidades do pós-processamento. Agora, pode-se acessar quantidades do pós-processamento de três maneiras: navegar por toda a lista de quantidades, usar a busca com base em texto ou digitar o nome da variável do pós-processamento.

  • Uma nova função de busca com preenchimento automático permite encontrar rapidamente quantidades do pós-processamento. Uma nova função de busca com preenchimento automático permite encontrar rapidamente quantidades do pós-processamento.

Uma nova função de busca com preenchimento automático permite encontrar rapidamente quantidades do pós-processamento.

Componentes do Modelo

Agora, considera-se que um arquivo de Modelo .mph é composto por um ou mais Componentes do Modelo. Logo, os nós da Árvore do Modelo antes chamados de Modelo 1, Modelo 2, Modelo 3 etc. agora são chamados de Componente 1, Componente 2, Componente 3 etc. Os prefixos das variáveis para novos modelos mudaram da mesma maneira: de mod1, mod2, mod3 etc. para comp1, comp2, comp3 etc.

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks

COMSOL Multiphysics®

Conteúdo

Geometria

Planos de Trabalho: Deslocamento de Vértice, Posicionamento e Rotação, Novos Tipos de Planos de Trabalho

Agora, em alguns tipos de plano de trabalho, pode-se controlar o deslocamento na direção normal especificando um vértice. É possível controlar precisamente a localização da origem e as direções dos eixos de coordenada locais. Por padrão, os objetos geométricos de um Plano de Trabalho agora são unidos antes de serem embutidos em 3D. Isso é mais eficiente e menos propenso a erros do que unir os objetos diretamente em 3D. Para evitar essa ação padrão, desmarque a caixa de seleção Unir objetos.

Há dois novos tipos de plano de trabalho:

  • Borda paralela: Esse tipo de plano de trabalho é paralelo a uma borda curvada plana
  • Transformado: Esse tipo de plano de trabalho usa um plano de trabalho existente como ponto de partida e, então, translada e gira este plano, resultando em um novo plano de trabalho.

  • As configurações do Plano de Trabalho com a nova opção Through vertex e a seção Local Coordinate System . As configurações do Plano de Trabalho com a nova opção Through vertex e a seção Local Coordinate System .

As configurações do Plano de Trabalho com a nova opção Through vertex e a seção Local Coordinate System .

Operações de Acesso à Geometria e à Malha pelo Ribbon.

Os recursos de geometria e malha agora podem ser adicionados clicando em um botão ou item de menu na aba Geometria e Malha do Ribbon. Isso é disponibilizado como alternativa ao uso do menu de contexto clicando com o botão direito no Construtor de Modelos. Se uma seleção de entidades ou objetos geométricos foi criada antes de clicar em um botão ou escolher um item de menu, o recurso adicionado utiliza essa seleção como seleção de entrada (se ela for uma seleção adequada a esse recurso).

No caso de operações geométricas, os conteúdos das listas de seleção de entrada agora são sempre visíveis. O botão Build Preceding State foi substituído pelo botão Active. Se a seleção estiver inativa, ao clicar nesse botão, constrói-se o estado precedente e torna-se possível modificar a seleção clicando na janela Vídeo.

Subsequências Geométricas

Na sequência geométrica, uma chamada de subsequência geométrica corresponde a uma chamada de rotina em uma linguagem de programação. Em outras palavras, uma subsequência geométrica é uma sequência geométrica com um conjunto de argumentos de entrada numéricos e um conjunto de objetos geométricos como saída. Pode-se interpretar uma subsequência geométrica como um geometria primitiva definida pelo usuário. Na sequência geométrica, é possível chamar a subsequência repetidamente ou, em vez disso, criar instâncias dela usando um conjunto exclusivo de valores de argumento de entrada para cada chamada. As chamadas também podem ser aninhadas.

Em 3D, existe uma maneira fácil de transladar e girar o resultado de uma chamada de subsequência para que ela assuma a posição e orientação desejadas. Pode-se especificar que um plano de trabalho na subsequência deve coincidir com um plano de trabalho definido por algum recurso de geometria precedente. As seleções definidas na subsequência também estão disponíveis na sequência geométrica de chamada, além de disponíveis para uso em malha e física.

Comandos condicionais If/Else

No submenu de Programação do menu de contexto do nó Geometria, é possível adicionar os recursos If, Else If e Else para o controle condicional sobre a criação do objeto geométrico. Para inserir esses recursos sem a necessidade de construir o recurso precedente à localização desejada, pode-se usar os submenus Adicionar Antes e Adicionar Depois no menu de contexto de um recurso geométrico. Um comando If válido tem a seguinte estrutura:

If ramificação 1 Else If ramificação 2 ... Else ramificação n End If

onde os recursos Else If e Else são opcionais. Na árvore, os nomes dos recursos são identados automaticamente. O campo de edição Condição nos recursos If e Else If pode conter parâmetros de Definições Globais, por exemplo a+b<=3. A condição é considerada verdadeira se avaliada como um valor diferente de zero (comandos lógicos que são verdadeiros são avaliados em 1). Quando se constrói o recurso End If ou um recurso seguinte, somente uma das ramificações será construída; as outras são tratadas como se estivessem desabilitadas. Os comandos If também podem ser aninhados.

  • Comandos If/Else na sequência geométrica. Comandos If/Else na sequência geométrica.

Comandos If/Else na sequência geométrica.

Seleções Cumulativas

Uma seleção cumulativa é uma seleção na sequência geométrica que é uma união de contribuições de várias seleções. Seleções cumulativas são especialmente úteis para construir uma seleção com diferentes definições em diferentes ramificações de um comando If. Não há nó na árvore que corresponda à seleção cumulativa.

No caso de um recurso geométrico que cria uma seleção, pode-se deixá-lo contribuir com uma seleção cumulativa existente escolhendo a seleção cumulativa na lista Contribuir com. Para deixá-lo contribuir com uma nova seleção cumulativa, clique no botão Nova. Para remover uma contribuição a uma seleção cumulativa, selecione Nenhuma na lista de Contribuir com. Quando uma seleção contribui com uma seleção cumulativa, a seleção original não aparece em listas onde se escolhe entre seleções - ela é substituída pela seleção cumulativa.

Pares Divididos em Componentes Conectados

Por padrão, o recurso Form Assembly cria um nó Par para cada par de objetos com contornos que se tocam. Esse nó Par pode ter um conjunto desconectado de contornos de origem ou contornos de destino. Por vezes, deseja-se dividir esses pares em vários nós Par, cada um com conjuntos conectados de contornos de origem/destino. Para tanto, existe agora uma caixa de seleção Dividir pares desconectados.

Exportação de Arquivo de Malha NASTRAN®

Agora é possível exportar uma malha 2D ou 3D a um arquivo de malha NASTRAN® nos formatos: .nas, .bdf, .dat e .nastran. Pode-se selecionar quais elementos exportar (elementos de domínio e/ou contorno), se números de id de propriedade de acordo com informações da entidade geométrica devem ser exportados e se informações de elementos de segunda ordem devem ser exportadas.

Importação de Malha com Base no Tipo de Malha e Número de Elementos de Malha

O recurso Expressão Lógica para particionar uma malha importada agora suporta o uso de parâmetros e das variáveis meshtype e meshelement. Por exemplo, isso significa que, se digitar meshelement>0 && meshelement<=1000 no campo Expressão, os primeiros 1.000 elementos do arquivo de malha importado formarão um domínio distinto.

Atualizações para o Formato de Malha Nativo (.mphtxt)

O formato de arquivo .mphtxt ficou mais fácil de usar com o intuito de transferir dados de malha gerados externamente ao COMSOL. Isso foi consumado eliminando a necessidade dos campos de parâmetro sobe/desce. Uma nova seção na documentação descreve os diferentes aspectos de importar dados de malha externos para o COMSOL no formato .mphtxt. Além disso, agora é possível selecionar quais elementos serão exportados a um arquivo de malha (.mphbin, .mphtxt ou .nas) e se as informações de entidades geométricas devem ser exportadas. A seção de documentação pode ser encontrada no Manual de Referência, em Criação de Malha, na seção sobre Importação e Exportação de Malhas.

Atualização da Malha extrudada: Novo Método para Projetar Pontos de Malha de Origem sobre uma Superfície de Destino

No caso de malhas extrudadas, adicionou-se um novo método para transferir a malha de superfície da origem ao destino. O novo método projeta cada ponto de origem sobre o destino e é usado automaticamente quando um método de transformação de corpo rígido não pode ser usado e quando a extrusão tem as propriedades a seguir:

  • A origem ou destino contém várias faces (ou uma face virtual composta)
  • A origem ou destino não é plana
  • A distância de extrusão é curta (uma camada de elemento)

Pode-se selecionar o método manualmente na janela de configurações do nó Swept escolhendo Project source onto destination em Sweep Method > Destination mesh generation.

  • Ao criar essa malha extrudada, o método de projeção é automaticamente invocado para os domínios realçados em azul. Ao criar essa malha extrudada, o método de projeção é automaticamente invocado para os domínios realçados em azul.

Ao criar essa malha extrudada, o método de projeção é automaticamente invocado para os domínios realçados em azul.

Estudos e Solvers

Interfaces Parametric Sweep e Parametric Solver Atualizadas

Qualquer entrada escalar do modelo pode se tratada como um parâmetro que pode ser resolvido por mais de uma série de valores. O COMSOL oferece dois algoritmos diferentes para resolver uma série de parâmetros: o algoritmo de Varredura Paramétrica e o algoritmo de Solver Paramétrico. A interface do usuário para os algoritmos foi atualizada e novas opções foram adicionadas ao Solver Paramétrico.

  • Interface Parametric Sweep: Essa funcionalidade pode ser combinada com praticamente qualquer Etapa de Estudo (em regime permanente, transiente , análise modal), bem como com uma Sequência de Solvers contendo várias Etapas de Estudo. A varredura paramétrica pode resolver qualquer Parâmetro Global do modelo, incluindo os que afetam a geometria e a malha. A funcionalidade é usada ao testar diferentes dimensões, realizar um estudo de refinamento da malha, resolver diferentes casos de carga e assim por diante.

  • Interface Parametric Solver: Essa funcionalidade está disponível para Etapas de análise estacionária. Os Parâmetros Globais que estão sendo varridos com o solver paramétrico só podem afetar as cargas, condições de contorno e propriedades dos materiais. Mudanças na dimensão e na malha não são suportadas, mas o solver paramétrico oferece funcionalidade adicional para resolver problemas não lineares. Ao resolver um problema em regime permanente não linear, a escolha da condição inicial pode afetar fortemente a taxa de convergência rumo à solução ou mesmo a própria possibilidade de encontrar uma solução. O solver paramétrico, por padrão, usa soluções anteriores como condições iniciais para a próxima etapa de solução de regime permanente. Se o solver for incapaz de encontrar uma solução para um valor especificado na série de parâmetros, ele retrocederá e tomará uma etapa menor na série de parâmetros especificada. Esse algoritmo agora é conhecido como método de continuação, e a interface do usuário dá o controle sobre como o solver passará pela série de parâmetros. Um preditor tangente ou constante também pode ser usado. Se o solver for incapaz de encontrar uma solução para uma etapa de parâmetro solicitada, ele terminará ou prosseguirá ao próximo valor de parâmetro solicitado.

As interfaces Parametric Sweep e Parametric Solver podem ser combinadas em um mesmo estudo. Existe uma vantagem computacional em usar o solver paramétrico, e o software automaticamente chamará o algoritmo de solver paramétrico quando possível, mesmo usando a interface Parametric Sweep. A interface Parametric Sweep também pode ser usada em um sistema em cluster, ao usar uma Licença de Rede Flutuante, para distribuir a carga computacional.

  • As configurações para uma Varredura Paramétrica geral sobre uma dimensão geométrica. As configurações para uma Varredura Paramétrica geral sobre uma dimensão geométrica.

As configurações para uma Varredura Paramétrica geral sobre uma dimensão geométrica.

Unidades de Tempo em Estudos e Resultados

Agora é possível mudar a unidade da variável tempo (t) em um Estudo. Essas configurações se propagarão nos Resultados e serão usadas como o novo padrão. A definição da unidade Tempo é a primeira configuração em um estudo Transiente.

Essa configuração determina a unidade para entrada no estudo e solver. Por exemplo, os Tempos: campo de edição é interpretado em horas (h) no exemplo acima. Dentro do solver, a unidade da variável tempo é em segundos (s).

A unidade padrão na configuração Tempo para Gráficos é a mesma que a unidade definida para o estudo.

Ferramentas de Modelagem

Propriedades de Massa

Uma opção para Propriedades de Massa agora está disponível em Definições do Componente. O recurso toma uma seleção e uma expressão de densidade como entrada e define automaticamente variáveis para volume, massa, centro de massa e momento de inércia. Ao digitar material.rho no campo de edição Expressão da densidade, os valores de densidade são retirados do nó Materiais.

  • As configurações para Propriedades de Massa. As configurações para Propriedades de Massa.

As configurações para Propriedades de Massa.

Operador de Soma

Um novo operador de soma torna fácil calcular a soma de uma expressão indexada. A sintaxe é: sum(expr,k,a,b) que calcula a soma de expr à medida que o índice de valor inteiro k vai de a a b.

  • O novo operador de soma usado para construir uma onda dente de serra a partir de uma série de Fourier com 10.000 termos. O novo operador de soma usado para construir uma onda dente de serra a partir de uma série de Fourier com 10.000 termos.

O novo operador de soma usado para construir uma onda dente de serra a partir de uma série de Fourier com 10.000 termos.

New Faster Client/Server Architecture

Version 4.4 features a completely new client/server architecture that minimizes communication overhead between a COMSOL Client and a COMSOL Server. This leads to significantly better performance, particularly when the COMSOL Client (typically the COMSOL Desktop) and the COMSOL Server is running on different computers, but also for connections with LiveLink for MATLAB and LiveLink for Excel.

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks

Destaques do escoamento em geral

Tensor de permeabilidade nas equações de Brinkman

No caso de escoamento em meios porosos, as equações de Brinkman estendem a bem conhecida lei de Darcy. A versão 4.4 inclui o novo suporte para um tensor de permeabilidade anisotrópico. Diferentes domínios podem ter diferentes materiais anisotrópicos e os componentes do tensor podem até mesmo variar espacialmente. Esse recurso está disponíveis nos seguintes produtos:

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

Fontes de massa em ponto e em linha para escoamento e transporte de massa

Uma fonte em ponto pode ser usada para simular uma fonte distribuída em um volume pequeníssimo. Embora possa ser aplicado a pontos em 3D ou no eixo simétrico em modelos axissimétricos, seu real efeito é distribuído ao longo dos arredores próximos ao ponto. O tamanho da distribuição depende da malha e da resistência da fonte - uma malha mais fina espalha a fonte por uma região menor, mas resulta em um valor de pressão mais extremo. Uma fonte em linha em modelos 3D e 2D axissimétricos representa uma fonte que emana de um tubo com área transversal pequeníssima. Fontes em linha podem ser adicionadas a linhas em 3D e ao eixo de simetria em modelos 2D axissimétricos, ou a pontos em 2D, para os quais representam a seção transversal do tubo de área pequeníssima.

As fontes de massa em ponto e em linha para escoamento estão incluídas como contribuições para a equação de continuidade. Essa funcionalidade foi adicionada às interfaces físicas de escoamento a seguir:

  • Escoamento monofásico
  • Equações de Brinkman
  • Escoamento em meios livres e porosos
  • Escoamento reagente em meios porosos e espécies diluídas (requer o Batteries & Fuel Cells Module, CFD Module ou Chemical Reaction Engineering Module)
  • Escoamento bifásico (requer o CFD Module ou o Microfluidics Module)
  • Máquinas rotativas, escoamento (requer o CFD Module ou o Mixer Module)
  • Interação fluido-estrutura (requer o Structural Mechanics Module ou o MEMS Module)
  • Escoamento bifásico, malha móvel (requer o Microfluidics Module)

As fontes de massa em ponto e em linha para transporte de massa estão incluídas como contribuições para as equações de transporte de massa na forma de valores de concentração. Essa funcionalidade foi adicionada às interfaces físicas a seguir para transporte de massa:

  • Transporte de espécies diluídas
  • Equações de Nernst-Planck (requer o Chemical Reaction Engineering Module)
  • Transporte de solutos (requer o Subsurface Flow Module)
  • Transporte de espécies em meios porosos
  • Escoamento com reações em meios porosos, Espécies diluídas
  • Distribuição de corrente terciária, Nernst-Planck (requer um dos módulos: Batteries & Fuel Cells, Electrochemistry, Electrodeposition ou Corrosion)
  • Corrosão, Nernst-Planck terciário (requer um dos módulos: Batteries & Fuel Cells, Electrochemistry, Electrodeposition ou Corrosion)
  • Eletrodeposição, Nernst-Planck terciário (requer um dos módulos: Batteries & Fuel Cells, Electrochemistry, Electrodeposition ou Corrosion)

Esses novos recursos estão disponíveis não só no CFD Module, mas também em vários outros módulos:

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

Modelo de Arrasto Para Partículas Não-Esféricas

Além dos modelos de arrasto disponíveis previamente, Schiller-Naumann, Hadamard-Rybczynski e Gidaspow, agora há um novo modelo de arrasto de Haider-Levenspiel para partículas não esféricas. Esse novo modelo de arrasto está disponível para as seguintes interfaces físicas:

  • Modelo de Mistura (requer o CFD Module)
  • Modelo de Euler-Euler (requer o CFD Module)
  • Rastreamento de Partículas para Escoamento (requer o Particle Tracing Module)

As configurações são um tanto diferentes para cada interface física. A imagem abaixo ilustra a janela de configurações no Modelo de Euler-Euler. O modelo requer a esfericidade, , que é uma medida do quanto uma partícula é esférica. No caso de uma partícula esférica , ao passo que partículas não esféricas têm . Partículas não esféricas geralmente resultam em maior arrasto do que partículas esféricas.

Escoamento em torno dos tubos em um trocador de calor de casco e tubo.

Nova Condição de Contorno de Saída

A condição de contorno de Saída para escoamento foi revisada para maior conservação da massa, além de uma convergência mais rápida e mais robusta. O novo recurso de Saída só possui uma opção Pressão, que corresponde à opção Tensão Normal das versões anteriores. A janela de configurações para a opção Pressão é ilustrada abaixo. Além de um campo de edição para a pressão, p0, há duas caixas de seleção: Escoamento normal e Suprimir Escoamento reverso.

  • O escoamento normal prescreve uma velocidade tangencial zero na saída. Isso pode ser esperado se a saída representar um tubo ou canal reto. No entanto, não é selecionado como padrão visto que o escoamento pode ser perturbado a montante da saída, possivelmente alterando a solução significativamente.
  • Suprimir escoamento reverso diminui a tendência de o fluido entrar no domínio vindo de fora. Essa opção não previne totalmente o escoamento reverso e, se este acontecer, ela diminui localmente a pressão especificada. O controle do escoamento reverso é importante na hora de combinar escoamento a outras equações de transporte, como transporte de massa e calor. Se o escoamento muda de sentido, a condição de contorno de saída para as equações de transporte deixa de ser válida; o que pode levar a problemas de convergência ou a soluções não físicas. A opção Suprimir escoamento reverso é, portanto, selecionada por padrão.

A condição de Saída foi revisada para a nova versão nas interfaces físicas a seguir:

  • Escoamento monofásico
  • Equações de Brinkman
  • Escoamento em meios livres e porosos
  • Escoamento bifásico
  • Nível estabelecido
  • Campo fásico
  • Escoamento não isotérmico e Transferência de calor conjugada
  • Escoamento reagente
  • Escoamento reagente em meios porosos
  • Espécies diluídas
  • Espécies concentradas
  • Máquinas rotativas
  • Escoamento monofásico
  • Escoamento não isotérmico (requer o Mixer Module)
  • Escoamento reagente (requer o Mixer Module)
  • Escoamento bifásico, Malha móvel (requer o Microfluidics Module)
  • Escoamento de deslizamento (requer o Microfluidics Module)
  • Interação fluido-estrutura (requer o Structural Mechanics Module ou o MEMS Module)

A mudança se aplica ao escoamento laminar, ao escoamento de Stokes e ao escoamento turbulento quando aplicável. A condição de contorno de Saída das versões anteriores ainda existe, mas foi excluída do menu de contexto físico. Os modelos criados nas versões anteriores mantêm a condição de contorno de Saída antiga, mas a adição de uma nova Saída lhes garante a nova funcionalidade.

CFD Module

Rugosidade de Parede Para Escoamento Turbulento

Para modelar a rugosidade superficial de paredes em escoamentos turbulentos, agora há dois modelos de rugosidade disponíveis: Rugosidade Relativa (Sand Roughness) e Rugosidade Genérica. O recurso Rogusidade de parede modifica as funções de turbulência da parede e está disponível para os modelos de turbulência k-épsilon e k-ômega no CFD Module. O modelo Sand Roughness costuma ser usado em aplicações de engenharia e introduz um único parâmetro para a Altura Equivalente da Rugosidade. O modelo Rogusidade Genérica é mais geral e possui, além da altura da irregularidade, um Parâmetro de Rugosidade que pode ser usado para modelar outros tipos de Rugosidade. O valor padrão para o Parâmetro de Rugosidade corresponde ao da Sand Roughness.

Foram implementadas funções de parede para paredes rugosas nas interfaces físicas a seguir:

  • Escoamento monofásico,
  • Escoamento turbulento, k-épsilon
  • Escoamento turbulento, k-ômega
  • Escoamento monofásico, Máquinas rotativas
  • Escoamento turbulento, k-épsilon
  • Escoamento turbulento, k-ômega
  • Escoamento borbulhante, Escoamento borbulhante turbulento
  • Modelo de mistura, Escoamento turbulento
  • Escoamento bifásico turbulento, Nível estabelecido
  • Escoamento bifásico turbulento, Campo fásico
  • Interface de interação fluido-estrutura
  • modelo selecionado

Mixer Module

Modelo de Máquinas Rotativas com Escoamento

A COMSOL apresenta o Mixer Module, que é um complemento para o CFD Module e permite que você analise misturadores e reatores agitados. Acompanham este produto duas Aplicações de Misturador específicas para modelagem de misturadores de fundo chato e de fundo abaulado com vários tipos de rotor. O Mixer Module é ideal para simular modelos de misturador e rotor, além dos perfis de concentração, velocidade e temperatura em misturadores de diversos processos industriais, como a fabricação de produtos farmacêuticos, alimentos e bens de consumo. Ele também oferece resultados sobre várias quantidades específicas para mistura, como eficiência da mistura, consumo de potência e número de bombeamento do rotor.

  • O novo Mixer Module permite que você modele misturadores e vasos agitados com escoamentos laminares, turbulentos, não-isotérmicos e não-newtonianos levando ou não em conta superfícies livres. O novo Mixer Module permite que você modele misturadores e vasos agitados com escoamentos laminares, turbulentos, não-isotérmicos e não-newtonianos levando ou não em conta superfícies livres.

O novo Mixer Module permite que você modele misturadores e vasos agitados com escoamentos laminares, turbulentos, não-isotérmicos e não-newtonianos levando ou não em conta superfícies livres.

O recurso Rotor Congelado

O Mixer Module vem com um um recurso Rotor Congelado que ajuda você a economizar tempo e recursos de computador. Ele simula o escoamento rotativo modelando a topologia do sistema como se estivesse congelada, adicionando forças centrífugas e de Coriolis aos domínios rotativos e solucionando as equações de Navier-Stokes. O uso desse recurso oferece soluções razoavelmente precisas para misturadores sem compartimentos, tubos ou outras entidades geométricas cujas posições precisam ser modeladas em relação às máquinas rotativas. Ele pode ser usado para diminuir os recursos de computador necessários para solucionar um sistema rotativo totalmente dependente do tempo. A solução obtida com a abordagem de rotor congelado também pode ser usada como hipótese inicial para a solução dependente do tempo, na qual a rotação completa do rotor é simulada, a fim de obter uma condição pseudo-estacionária muito mais rápida do que se você tivesse que começar com um fluido estacionário.

  • O recurso Rotor Congelado diminui o tempo de computação necessário para modelar misturadores, como neste exemplo de simulação da mistura de um fluido não newtoniano. O recurso Rotor Congelado diminui o tempo de computação necessário para modelar misturadores, como neste exemplo de simulação da mistura de um fluido não newtoniano.

O recurso Rotor Congelado diminui o tempo de computação necessário para modelar misturadores, como neste exemplo de simulação da mistura de um fluido não newtoniano.

Interfaces Físicas para o Mixer Module

Simulações realizadas com o Mixer Module podem usar a tecnologia de malha deslizante entre um domínio que engloba o rotor e um domínio circundante para a área do misturador que se estende até a parede. As interfaces físicas são então disponibilizadas no Mixer Module para simular escoamentos laminar e turbulento, escoamentos incompressível e fracamente compressível e escoamento não-newtoniano. As interfaces Rotating Machinery e Turbulent Flow suportam o modelo k-épsilon, o modelo k-ômega e o modelo k-épsilon com número de Reynolds baixo. Você pode usar o modelo k-épsilon no caso de um escoamento turbulento padrão dentro de um misturador porque ele oferece uma boa relação entre precisão e recursos de computador. O modelo de k-épsilon com número de Reynolds baixo é mais preciso, mas requer mais recursos de computador; à semelhança, o modelo k-ômega oferece resultados mais precisos, mas é menos robusto que o modelo k-épsilon.

O Mixer Module também contém interfaces multifísicas para diversos fenômenos acoplados. Entre estes está o escoamento não-isotérmico, onde gradientes de temperatura contribuem para as equações de momento, tanto no caso de escoamento laminar quanto no caso de escoamento turbulento. O Mixer Module também contém uma interface física para escoamento com reações, onde variações na composição e na densidade, devidas a reações químicas, também afetam o campo de escoamento em vasos que contêm máquinas rotativas.

  • O escoamento não-isotérmico em um misturador também é influenciado pelo calor oriundo dos tubos do misturador, bem como pelos efeitos de resfriamento por perda de calor através das paredes. O escoamento não-isotérmico em um misturador também é influenciado pelo calor oriundo dos tubos do misturador, bem como pelos efeitos de resfriamento por perda de calor através das paredes.

O escoamento não-isotérmico em um misturador também é influenciado pelo calor oriundo dos tubos do misturador, bem como pelos efeitos de resfriamento por perda de calor através das paredes.

Considerando as Superfícies Livres nos Misturadores

A tecnologia de malha móvel é usada pelo Mixer Module para simular superfícies livres. Foi introduzido um domínio especializado, onde a interface fluido-fluido-sólido é livre para transladar para cima e para baixo nas paredes e superfícies do rotor. Você pode especificar ângulos de contato entre as paredes e os fluidos, bem como forças de tensão superficial em uma condição de contorno especializada. Uma biblioteca de coeficientes de tensão superficial entre vários líquidos ajuda a especificar a interface fluido-fluido entre o fluido sendo misturado e a atmosfera sobre ele. Isso inclui coeficientes de tensão superficial entre a água e vários fluidos, como benzeno, hexano e óleo de oliva, além de coeficientes de tensão superficial entre o ar e alguns fluidos como água, acetona e etanol.

Microfluidics Module

Novo modelo: Otimização da dispersão em microcanais

Um novo exemplo foi adicionado à Biblioteca de Modelos, o qual otimiza o formato de um microcanal curvado a fim de melhorar o desempenho de um detector de espécies químicas a jusante da curva. O formato do canal é definido por um conjunto de curvas de Bezier, que depende de cinco parâmetros de otimização. O modelo computa então os valores desses parâmetros para minimizar a diferença no tempo necessária para o fluido chegar ao detector, deslocando-se ao longo das paredes interna e externa do canal curvado. O modelo usa o novo solver de otimização: Bound Optimization by Quadratic approximation (BOBYQA), um solver de otimização livre de gradientes escrito pelo Professor M.J.D Powell (Cambridge).

  • Uma banda de espécie neutra aproxima-se de uma curva em um microcanal, guiada por um escoamento eletro-osmótico (topo). Se o formato do canal não for otimizado, a banda dissipa-se à medida que atravessa a seção curvada (meio). Usando o Optimization Module, o modelo obtém uma geometria otimizada, permitindo que a banda se mantenha intacta (base). Uma banda de espécie neutra aproxima-se de uma curva em um microcanal, guiada por um escoamento eletro-osmótico (topo). Se o formato do canal não for otimizado, a banda dissipa-se à medida que atravessa a seção curvada (meio). Usando o Optimization Module, o modelo obtém uma geometria otimizada, permitindo que a banda se mantenha intacta (base).

Uma banda de espécie neutra aproxima-se de uma curva em um microcanal, guiada por um escoamento eletro-osmótico (topo). Se o formato do canal não for otimizado, a banda dissipa-se à medida que atravessa a seção curvada (meio). Usando o Optimization Module, o modelo obtém uma geometria otimizada, permitindo que a banda se mantenha intacta (base).

Molecular Flow Module

Novo Modelo: Reconstrução de Monte Carlo da Densidade Numérica

Agora é possível modelar escoamentos moleculares usando uma abordagem com base em partículas usando o Particle Tracing Module. Foi adicionado um novo modelo exemplificativo que compara a densidade numérica computada em uma geometria com curva em S, usando uma abordagem com base em partículas e a interface Free Molecular Flow. Embora os resultados estejam bem de acordo, a abordagem com base em partículas apresenta ruído estatístico e demora mais de 100 vezes mais para resolver. Isso demonstra a vantagem que usar o método do coeficiente angular no Molecular Flow Module tem em comparação a uma abordagem com base em Monte Carlo.

  • Densidade numérica (1/m3) computada em uma geometria curvada em S. A escala colorida é a mesma para ambos os gráficos. O gráfico de cima baseia-se em uma abordagem com base em partículas, já o de baixo na interface Free Molecular Flow. Densidade numérica (1/m3) computada em uma geometria curvada em S. A escala colorida é a mesma para ambos os gráficos. O gráfico de cima baseia-se em uma abordagem com base em partículas, já o de baixo na interface Free Molecular Flow.

Densidade numérica (1/m3) computada em uma geometria curvada em S. A escala colorida é a mesma para ambos os gráficos. O gráfico de cima baseia-se em uma abordagem com base em partículas, já o de baixo na interface Free Molecular Flow.

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks

Heat Transfer Module

Novos Métodos para Radiação em Meios Participantes

Dois novos métodos rápidos e que não requerem tanta memória estão disponíveis para Radiação em Meios Participantes:

  • Aproximação de Rosseland
  • Aproximação de P1

Esses são métodos aproximados e não são tão precisos ou tão gerais quanto o método das ordenadas discretas, disponível desde versões anteriores do software. Apesar disso, eles solucionam aplicações que simulam a radiação em meios participantes com muito mais rapidez. A aproximação de Rosseland agora está disponível em todas interfaces Heat Transfer in Solids ou Fluids, contudo, não está disponível na interface de somente radiação para meios participantes. Ambos os métodos também estão disponíveis para geometrias em 2D axissimétrico. Para fins de comparação, o modelo de verificação Transferência de Calor Radiativa em Meios Finitos Cilíndricos resolve em alguns segundos com o método da aproximação de P1 contra mais de duas horas com o método das ordenadas discretas.

  • Os novos métodos para radiação em meios participantes. Os novos métodos para radiação em meios participantes.

Os novos métodos para radiação em meios participantes.

O Nó Multifísico Thermoelectric Effect

Materiais que demonstram o efeito termoelétrico podem converter diferenças de temperatura em tensões elétricas já que o fluxo térmico contém portadores de carga. Como alternativa, a aplicação de tensão elétrica a esses materiais resulta em um gradiente de temperatura por todo o material. Dispositivos feitos desses materiais geralmente são usados como arrefecedores termoelétricos, para o arrefecimento eletrônico, ou refrigeradores portáteis, ao passo que dispositivos de coleta de energia termoelétrica também estão começando a se popularizar.

Embora o aquecimento por Efeito Joule (aquecimento resistivo) seja um fenômeno irreversível, o efeito termoelétrico é, em princípio, reversível. Historicamente, o efeito termoelétrico é conhecido por três nomes diferentes, que refletem sua descoberta em experimentos por Seebeck, Peltier e Thomson. O efeito de Seebeck é a conversão de diferenças de temperatura em eletricidade, o efeito de Peltier é a conversão de eletricidade em diferenças de temperatura, ao passo que o efeito de Thomson refere-se ao calor produzido pelo produto da densidade de corrente e dos gradientes de temperatura. Esses três efeitos estão termodinamicamente relacionados.

A nova interface multifísica Thermoelectric Effect está disponível no Heat Transfer Module e é uma combinação multifísica das interfaces Electric Currents e Heat Transfer in Solids. A escolha da interface no Assistente de Modelo subsequentemente adicionará um nó Multifísica dedicado no Construtor de Modelos para permitir que se controle os acoplamentos entre as físicas individuais. Como alternativa, é possível começar com a monofísica, tal como a interface Electric Currents, e então adicionar a interface Heat Transfer in Solids mais tarde, que adicionará automaticamente o nó Multifísica. Como em todas as outras interfaces do COMSOL, a interface multifísica Thermoelectric Effect pode ser acoplada a qualquer outra interface física, tal como a interface Solid Mechanics, por exemplo. Dois materiais termoelétricos foram adicionados à Biblioteca de Materiais: Telureto de Bismuto e Telureto de Chumbo.

Modelo de Dispositivo Termoelétrico

Este modelo ilustra o arrefecimento de Peltier. Ele é um modelo de verificação e demonstra como usar a nova interface multifísica Thermoelectric Effect e reproduz resultados disponíveis na literatura.

  • O campo de temperatura ilustra o arrefecimento decorrente dos efeitos termoelétricos no dispositivo. O campo de temperatura ilustra o arrefecimento decorrente dos efeitos termoelétricos no dispositivo.

O campo de temperatura ilustra o arrefecimento decorrente dos efeitos termoelétricos no dispositivo.

Novos Métodos e Variáveis para Balanços de Calor e Energia

As fórmulas matemáticas para cálculos de transporte de calor foram melhoradas. Isso resultou em variáveis revisadas para balanços de calor e energia. Além disso, agora é possível calcular fluxos térmicos em contornos com maior precisão.

Variáveis para Fluxos de Contorno

No caso de fluxos de contorno, agora as variáveis a seguir oferecem o valor preciso dos fluxos quando disponíveis:

  • ndflux: Fluxo de calor convectivo normal
  • nteflux: Fluxo de energia total normal
  • ntflux: Fluxo de calor total normal

Essas variáveis de fluxo de contorno estão disponíveis em todas as interfaces físicas para transferência de calor e em todas as interfaces multifísicas que incluírem Transferência de Calor. O novo método é ativado por padrão, mas pode ser desligado desmarcando a caixa de seleção Compute boundary fluxes na seção Discretização das interfaces físicas para transferência de calor. Para visualizar a seção Discretização, habilite-a no menu Exibir da barra de ferramentas do Construtor de Modelos. Se essa caixa de seleção não estiver marcada, então os cálculos de um fluxo em contorno serão realizados extrapolando valores de dentro de elementos finitos adjacentes, que era o método usado no COMSOL 4.3b e em versões anteriores.

Variáveis para Balanços Globais de Calor e Energia

O balanço de energia agora está mais fácil e rápido de verificar com a introdução de novas variáveis globais. A avaliação dessas quantidades escalares substitui a necessidade de integrar todas as contribuições para o balanço de energia ao longo de domínios, contornos, bordas e pontos.

As variáveis globais a seguir foram adicionadas às interfaces Heat Transfer in Solids, Heat Transfer in Fluids, Heat Transfer in Porous Media, Heat Transfer with Phase Change e Heat Transfer in Biological Tissue:

  • dEiInt: Energia térmica total acumulada
  • dEi0Int: Potência de energia total acumulada
  • ntfluxInt: Energia térmica líquida total
  • ntefluxInt: Potência de energia líquida total
  • QInt: Fonte de calor total
  • WInt: Fonte de trabalho total
  • WnsInt: Perdas de fluido totais

As variáveis globais a seguir foram adicionadas a muitas das condições de contorno de transferência de calor:

  • Tave: Temperatura média ponderada
  • ntfluxInt: Energia térmica líquida total
  • ntefluxInt: Potência de energia líquida total
  • ntfluxInt_u: Energia térmica líquida total, superior
  • ntefluxInt_u: Potência de energia líquida total, parte superior
  • ntfluxInt_d: Energia térmica líquida total, parte inferior
  • ntefluxInt_d: Potência de energia líquida total, parte inferior

Arrefecimento e Solidificação de um Modelo de Metal

Este exemplo ilustra um processo de fundição contínua com as interfaces de radiação Heat Transfer with Phase Change e Surface-to-Ambient. O metal em estado líquido é despejado em um molde com seção transversal uniforme. O exterior do molde é arrefecido e o metal se solidifica à medida que flui através dele. Quando o metal deixa o molde, está completamente solidificado por fora, mas continua em estado líquido por dentro. O metal continuará resfriando e, no fim das contas, se solidificará totalmente, quando então poderá ser cortado em seções. Este modelo não inclui o cálculo do campo de fluxo do metal em estado líquido; presume-se que a velocidade do metal seja constante por todo o processo. A transição de fase do estado fundido para o estado sólido é modelada por meio de um calor específico dependente da temperatura. Técnicas para obter convergência e selecionar uma malha adequada são abordadas por esse modelo altamente não linear.

  • O contorno de fase entre metal em estado líquido e metal em estado sólido em um processo de fundição contínua. O contorno de fase entre metal em estado líquido e metal em estado sólido em um processo de fundição contínua.

O contorno de fase entre metal em estado líquido e metal em estado sólido em um processo de fundição contínua.

Transferência de Calor em Tecido Biológico com Análise de Integral de Dano

A necrose tecidual (dano permanente ou morte de tecidos vivos) acontece quando um de dois fatores acontece: ou energia térmica demais foi absorvida ou uma temperatura crítica foi ultrapassada (normalmente de ebulição). Essa análise é usada em métodos de tratamento médico e cirurgia com base no aquecimento tecidual. A absorção de energia térmica geralmente é modelada pelos chamados integrais de dano. A interface Biological Tissue no Heat Transfer Module inclui duas formas de Integral de dano: Limite de temperatura e Absorção de energia.

  • Simulação da ablação de um tumor ilustrando a fração de tecido necrótico na forma de um corte e em três lugares diferentes vs. tempo decorrido. Simulação da ablação de um tumor ilustrando a fração de tecido necrótico na forma de um corte e em três lugares diferentes vs. tempo decorrido.

Simulação da ablação de um tumor ilustrando a fração de tecido necrótico na forma de um corte e em três lugares diferentes vs. tempo decorrido.

A forma Limite de temperatura é uma desigualdade integrada simples de há quanto tempo o tecido está acima de certa temperatura. Parâmetros definidos pelo usuário incluem Temperatura de dano, Tempo do dano e Temperatura de necrose. Neste caso, presume-se que a necrose do tecido ocorra em razão dos dois mecanismos a seguir:

  • Quando a temperatura do tecido ultrapassa dada temperatura de dano além de um certo período de tempo
  • Instantaneamente depois de a temperatura do tecido ultrapassar a temperatura de necrose

A Absorção de energia usa uma expressão tipo de Arrhenius para estimar diretamente a energia absorvida. Parâmetros definidos pelo usuário incluem Fator de frequência e Energia de ativação para a equação de Arrhenius integrada.

As propriedades dos materiais do tecido danificado são modificadas para levar em conta a influência do dano no tecido. A condutividade e a capacidade térmica efetiva (densidade multiplicada pelo calor específico) são modificadas em relação à fração de volume de tecido necrótico. Seis novos biomateriais genéricos estão disponíveis na biblioteca de materiais que vem com o Heat Transfer Module: Osso, Gordura, Fígado, Músculo, Próstata e Pele.

A nova interface física para transferência de calor em tecido biológico com integrais de dano está disponível para o Heat Transfer in Solids, bem como para qualquer combinação multifísica da qual essa interface física participe, incluindo o seguinte:

  • Aquecimento por Efeito Joule
  • Aquecimento por Indução
  • Aquecimento por Micro-ondas
  • Aquecimento a Laser
  • Tensão Térmica
  • Aquecimento por Joule e Expansão Térmica
  • Efeito termoelétrico

Dois modelos, Terapia do Câncer com Micro-ondas e Ablação de Tumor, que estão disponíveis na Biblioteca de Modelos do Heat Transfer Module, foram atualizados com a nova análise dos integrais de dano.

Fontes de Calor Pontuais e em Linha no Eixo de Simetria

No caso de modelos em 2D axissimétrico, agora é possível definir fontes de calor pontuais e em linha no eixo de simetria. A fonte de calor pontual anterior foi substituída por uma fonte de calor em linha aplicável em pontos e agora oferece uma opção Total Line Power . A Line Heat Source on Axis só é aplicável ao eixo de simetria. O recurso Line Heat Source é aplicável em pontos e representa uma linha revolvida em torno do eixo de simetria. Esse recurso não é aplicável ao eixo de simetria. O recurso Point Heat Source on Axis é uma fonte pontual que só é aplicável a pontos no eixo de simetria. Em 2D, a Point Heat Source foi substituída por uma Line Heat Source aplicável em pontos e agora oferece uma opção Total Line Power através da seleção da espessura e de vários pontos – que representam linhas.

Transferência de calor em meios porosos

Sistemas de Coordenadas para Meios Porosos Anisotrópicos

No caso da Transferência de Calor em Meios Porosos, agora é possível escolher qualquer sistema de coordenadas no nó Definições. Isso é útil ao definir a transferência de calor em materiais anisotrópicos, onde a condutividade térmica varia de acordo com a direção.

Agora pode-se definir facilmente vários materiais porosos usando seleções de materiais e, então, vincular a propriedade de material fluido a outro material na lista de materiais de domínio. Isso evita muitas definições do recurso de transferência de calor em meios porosos.

Condições de Contorno Ventoinha, Ventoinha Interna, Grade, Tela e Bomba de Vácuo

As condições de contorno Ventoinha, Ventoinha Interna, Grade, Tela e Bomba de Vácuo agora estão disponíveis em ambos os CFD Module e Heat Transfer Module.

Novos Modelos para Desempenho Térmico de Janelas, seguindo a Norma ISO 10077-2:2012

Esses parâmetros de comparação reproduzem os dez casos de teste do padrão ISO 10077-2:2012 referentes ao desempenho térmico de janelas. O desempenho térmico é avaliado pela condutância e transmitância térmica da persiana, e os resultados são validados em comparação a dados publicados.

  • O gráfico de temperatura de um modelo de parâmetros de comparação de desempenho térmico com resultados validados em comparação a dados publicados. O gráfico de temperatura de um modelo de parâmetros de comparação de desempenho térmico com resultados validados em comparação a dados publicados.

O gráfico de temperatura de um modelo de parâmetros de comparação de desempenho térmico com resultados validados em comparação a dados publicados.

Modelo de Dissipador Térmico com Discos Empilhados

Esse modelo de dissipador térmico com discos empilhados demonstra os efeitos de arrefecimento de um dissipador térmico com discos empilhados em um componente eletrônico. O dissipador térmico consiste em vários discos de alumínio empilhados em torno de uma coluna central oca. Essa configuração permite o arrefecimento de grandes superfícies de aletas de alumínio pelo ar a temperatura ambiente.

  • Visualização da temperatura de um dissipador térmico com discos empilhados Visualização da temperatura de um dissipador térmico com discos empilhados

Visualização da temperatura de um dissipador térmico com discos empilhados

Efeitos Térmicos do Sol como Fonte de Radiação Térmica Externa

Esse modelo, que representa um guarda-sol e duas caixas, ilustra como os efeitos térmicos do sol podem ser modelados como uma fonte de radiação térmica externa. A simulação é feita das 10h às 16h. Durante esse período do dia, o guarda-sol protege as caixas contra a radiação solar. Esse modelo utiliza o recurso fonte de calor radiativa externa com a opção posição solar. A posição solar e os efeitos de sombra são atualizados automaticamente durante a simulação.

  • Um modelo tutorial composto por caixas térmicas próximos a um guarda-sol onde a temperatura é computada, e o efeito da radiação solar das 10h às 16h é considerado. Um modelo tutorial composto por caixas térmicas próximos a um guarda-sol onde a temperatura é computada, e o efeito da radiação solar das 10h às 16h é considerado.

Um modelo tutorial composto por caixas térmicas próximos a um guarda-sol onde a temperatura é computada, e o efeito da radiação solar das 10h às 16h é considerado.

Structural Mechanics Module

Cálculo Rápido de Contatos com o Método de Penalidade

Um novo método aproximado de contato com penalidade está disponível, o qual é mais robusto e converge mais rápido do que a fórmula Lagrangiana Aumentada padrão. Isso evita resolver os graus de liberdade associados à pressão de contato e anula a necessidade de um solver segregado especial. Embora acelere o processo de resolução, a fórmula de penalidade não converge rumo a uma distância de lacuna zero entre superfícies de contato, e a fórmula que estima a pressão de contato não é tão precisa quanto a fórmula Lagrangiana Aumentada usada em cálculos mais pesados. As fórmulas de pressão de contato e força de fricção independem uma da outra. O método de contato desejado pode ser selecionado nas novas seções Método da Pressão de Contato e Método da Força Tangencial na janela de configurações Contato.

O fator de penalidade precisa ser definido pelo usuário. Em caso de pressão normal, também é possível definir um desvio. Isso significa que o fechamento da lacuna pode ser reduzido se uma boa estimativa para a pressão de contato for dada. No caso do recurso Fricção, é possível herdar o fator de penalidade do pai no caso em que a pressão de contato normal esteja também usando o método com penalidade.

  • Análise de uma conexão de tubo com parafusos protendidos e contato mecânico. O tubo é submetido a um momento de curvatura externa. A tensão nos parafusos é calculada em função da carga externa aplicada. Análise de uma conexão de tubo com parafusos protendidos e contato mecânico. O tubo é submetido a um momento de curvatura externa. A tensão nos parafusos é calculada em função da carga externa aplicada.

Análise de uma conexão de tubo com parafusos protendidos e contato mecânico. O tubo é submetido a um momento de curvatura externa. A tensão nos parafusos é calculada em função da carga externa aplicada.

Novas cargas e forças: Gravidade, Centrífuga, Flexibilização por Rotação, Coriolis e Euler

As forças e cargas de massa, como gravidade, forças centrífugas, forças de Coriolis e forças de Euler, agora podem ser adicionadas com o auxílio de duas novas opções, para Gravidade e Referenciais Rotativos. Isso facilita a definição de cargas que atuam sobre todos os objetos com massa, isto é, domínios com densidade de massa, massas pontuais, massa agregada, conectores rígidos com massa etc. As forças e cargas são adicionadas pelo nível de domínio, embora possam ser aplicadas automaticamente a recursos em contornos, bordas e pontos. Casos de carga são suportados.

O recurso Referencial Rotativo inclui todos os tipos de forças fictícias que ocorrem em um sistema rotativo. Por padrão, a força centrífuga e a flexibilização por rotação são incluídos.

  • As configurações do recurso Referencial Rotativo. As configurações do recurso Referencial Rotativo.

As configurações do recurso Referencial Rotativo.

O tutorial rotordinâmico chamado de Lâmina Rotativa, disponível na Biblioteca de Modelos, foi atualizado e agora usa as cargas de Referencial Rotativo integradas em vez das expressões para Carga do Corpo.

Como a Massa Agregada é, por vezes, usada para descrever efeitos de carga que não são massas estruturais reais, por vezes a contribuição da Massa Agregada é indesejada. A opção de incluir ou excluir a contribuição é controlada por uma caixa de seleção em uma nova seção chamada de Forças de Aceleração do Referencial.

Novo Nó Multifísica para Tensão Térmica

O COMSOL introduziu nós Multifísica para facilitar a modelagem de aplicações multifísicas, como tensões térmicas. Esses nós proporcionam melhor controle sobre a modelagem e permitem aumentar a complexidade do fluxo de trabalho adicionando outras interfaces monofísicas. A adição da interface Thermal Stress a partir do Construtor de Modelos adicionará as interfaces Solid Mechanics e Heat Transfer in Solids junto com o nó Multifísica, que é construído especificamente para simular os acoplamentos físicos envolvidos na modelagem da tensão térmica. Como alternativa, se a interface Solid Mechanics já foi usada e alguma modelagem praticada, pode-se então adicionar a interface Heat Transfer in Solids e o nó Multifísica será automaticamente adicionado ao Construtor de Modelos.

A interface Joule Heating and Thermal Expansion também vem com um novo nó Multifísica. A adição dessa interface diretamente a partir do Assistente de Modelo adicionará as interfaces Electric Currents, Heat Transfer in Solids e Solid Mechanics ao Construtor de Modelos, junto com o nó Multifísica. Também pode-se adicionar as interfaces monofísicas contribuintes, em sequência, para aumentar a complexidade do modelo. Depois de adicionar a segunda interface física, o nó Multifísica aparecerá no Construtor de Modelos. Suas possibilidades para definir acoplamentos multifísicos aumentarão depois de adicionar a terceira interface física. Várias simulações podem ser então executadas no modelo, incluindo variações nos acoplamentos multifísicos, já que é possível ativar e desativar esses acoplamentos dinamicamente através do nó Multifísica.

Atualizações da Viscoelasticidade

Um novo subnó Viscoelasticidade está disponível para os subnós Materiais Elásticos Lineares. Isso permite a extensão de modelos elásticos lineares com propriedades viscoelásticas. A combinação das interfaces Linear Elastic Material e Viscoelasticity substitui o recurso Linear Viscoelastic Material disponível em versões mais antigas. Com a nova formulação, não há mais a necessidade de usar a etapa de inicialização da viscoelasticidade no nó Solver.

Dois novos modelos de material viscoelástico estão disponíveis: o modelo de Sólido Linear Padrão e o modelo de Kelvin-Voigt. Isso adicionalmente ao Modelo de Maxwell Generalizado, disponibilizado desde versões anteriores.

A propriedade Rigidez Estática permite escolher entre rigidez a Longo prazo ou Instantânea em análises estáticas.

A seção Efeitos Térmicos agora inclui as duas novas formulações para prescrever o deslocamento de tempo para sólidos termorreologicamente simples: Deslocamentos de Arrhenius e definidos pelo usuário. Isso adicionalmente à função de deslocamento de Williams-Landel-Ferry (WLF) já disponível.

Conexões Sólido-Casca-Viga

Um conjunto de conexões sólido-casca-viga torna muito mais fácil configurar modelos que misturam sólidos, cascas e vigas. As conexões são disponibilizadas em várias opções diferentes:

3D

  • Conecte uma borda de casca a um contorno sólido
  • Conecte um contorno de casca a um contorno sólido (também conhecido como "revestimento")

2D

  • Conecte um ponto de uma viga a um contorno de sólido
  • Conecte uma borda de uma viga a um contorno sólido

Visão Geral das Conexões

Em todos os casos, a conexão é criada adicionando dois recursos, um em cada interface física.

Conectando Sólido e Casca

Na configuração Conexão de Casca na interface Solid Mechanics, as configurações a seguir são disponibilizadas:

  • A entidade conectada possui dois seletores:
  • Borda da casca ou Contorno da casca
  • O recurso Conexão de Sólido na interface Shell que fornece a outra metade da conexão

  • A área conectada é usada para uma conexão de borda com contorno e determina a quanto do contorno sólido a casca se conecta. O caso padrão é Espessura da Casca, caso esse em que as metades da espessura da casca em cima e embaixo da superfície média da casca são conectadas. Se Contornos selecionados for escolhido, então toda a seleção no recurso Conexão da casca é conectada. No último caso (Distância para a superfície média da casca), o usuário tem total controle sobre até onde a conexão atua a partir da borda da casca.

  • Quando a opção Contorno da casca é selecionada, o tipo de Contorno é usado para uma conexão contorno-contorno e define o tipo da conexão. No caso do tipo de Contorno Compartilhado, o contorno da casca é uma face do sólido, no caso Paralelo não.

  • Quando o Tipo de contorno for Paralelo, há três opções diferentes de como a distância entre a casca e o sólido deve ser calculada: com base em propriedades da casca, com base na distância geométrica entre os contornos e com base em uma expressão definida pelo usuário.

Conectando Casca e Sólido

Nas configurações da Conexão de Sólido na interface Shell, só há uma configuração: Tipo de conexão. Essa configuração só está disponível para a opção conexão de borda com contorno. A Conexão flexibilizada padrão é bastante precisa, mas tem algumas desvantagens: ela adiciona graus de liberdade à borda da casca e pode se tornar singular se a malha no sólido for muito grosseira. A Conexão simplificada é semelhante a um conector rígido local. Ela restringe o sólido à casca e introduz distúrbios de tensão local. O caso em 2D é análogo, mas com vigas em vez de cascas.

Novo Recurso de Domínio Rígido

Um novo recurso chamado de Domínio Rígido foi adicionado à interface Solid Mechanics, substituindo o subnó Domínio Rígido em Conector Rígido. O Domínio Rígido está disponível para as interfaces Solid Mechanics e Multibody Dynamics. Esse recurso tem várias vantagens em comparação ao subnó Domínio Rígido previamente disponível, incluindo:

  • É um modelo de material adequado e substitui outros modelos de material, como Elástico Linear
  • Possui seus próprios graus de liberdade e é possível inicializá-los com Valores Iniciais
  • Tem suas próprias condições de contorno de cargas e restrições especializadas na forma de subnós
  • É muito fácil definir uma localização usando o centroide de superfícies, bordas ou pontos selecionados para inicializar, prescrever ou aplicar uma carga
  • Suporta condições de contorno de carga estrutural como gravidade, referencial rotativo, carga do corpo e fundação elástica
  • Elimina automaticamente condições de contorno de restrição estrutural não aplicáveis
  • Cria continuidade automática com os modelos de material adjacentes
  • Possui suas próprias variáveis de pós-processamento globais, bem como variáveis de pós-processamento de domínio, à semelhança de outros modelos de material
  • É possível representar graficamente resultados dentro de Domínios Rígidos

Vigas de Timoshenko

A fórmula do elemento de vigas foi totalmente alterada para que a incorporação da flexibilidade ao cisalhamento (a chamada teoria de Timoshenko) pudesse ser levada em conta. Isso em adição às vigas de Euler-Bernoulli previamente disponibilizadas. As vigas de Timoshenko são usadas quando as dimensões transversais são grandes em relação ao comprimento da viga, mas ainda assim finas o suficiente para o uso de uma aproximação de viga. No caso da teoria de Timoshenko, fatores de correção de cisalhamento devem ser informados além dos outros dados de seção transversal.

Uma observação referente à compatibilidade retroativa: Se um modelo antigo for aberto, a fórmula de Euler-Bernoulli é usada. A seleção Formulação das vigas ainda é exibida, mas não pode ser alterada de Euler-Bernoulli. Se as Opções Físicas Avançadas forem exibidas, então a nova seção Compatibilidade Retroativa é exibida. Se a caixa de seleção Use pre 4.4 formulation for desmarcada, então a nova formulação será usada. Isso permite o uso de vigas de Timoshenko, mas é preciso lidar manualmente com configurações do solver como segregação e escalonamento. Essa opção herdada não suporta vigas misturadas com sólidos ou cascas se os mesmos nomes de grau de liberdade forem usados em ambas as interfaces físicas.

As configurações do fator de correção de cisalhamento para vigas de Timoshenko.

Nonlinear Structural Materials Module and Geomechanics Module

Dados de Encruamento do Material

Agora existe uma opção de seleção From material para a função de endurecimento do nó Plasticidade. Isso torna mais fácil construir bibliotecas próprias de materiais usando materiais com propriedades elastoplásticas.

Densidade de Energia Plástica Dissipada

A energia plástica dissipada agora pode ser calculada para Fluência, Plasticidade e Viscoelasticidade, todas disponíveis como sub-recursos para um Material Elástico Linear. Contudo, ao fazer isso, adiciona-se um grau de liberdade extra ao processo de resolução, o que exige mais recursos computacionais. É possível controlar se a energia plástica dissipada deve ser calculada ou não, habilitando-a e desabilitando-a na seção Dissipação de Energia das janelas de configuração de Materiais Elástico Linear e Hiperelástico. Esta opção só é exibida se a opção Show Advanced Physics estiver habilitada.

Fatigue Module

Novos Modelos de Fadiga e Fadiga Térmica

O Fatigue Module adicionou funcionalidade para fadiga térmica através de duas famílias de modelos de fadiga. Uma prevê a fadiga com base nas deformações inelásticas e a outra com base na energia dissipada. Ambos os modelos também são adequados para a predição da fadiga de baixo ciclo em materiais dúcteis.

Modelos de Fadiga com Base em Energia

A opção Fadiga com base em energia oferece modelos de fadiga baseados na dissipação de energia. Dois modelos estão disponíveis:

  • Morrow
  • Darveaux

O modelo de Morrow utiliza a avaliação da vida de fadiga pontual, ao passo que o modelo de Darveaux calcula a vida de fadiga com base na dissipação de energia média por volume. O modelo de Darveaux só está disponível no nível de domínio, ao passo que o modelo de Morrow está disponível em todos os níveis dimensionais. A média de volume do modelo de Darveaux pode ser avaliada de duas maneiras: no caso da opção Domínios individuais, cada domínio geométrico individual é avaliado separadamente; ao passo que, no caso da opção Seleção inteira, a média de volume é avaliada em todos os domínios geométricos ao mesmo tempo. Visto que o modelo de Darveaux separa a vida total em iniciação de trincas e propagação de trincas, é possível avaliar o número de ciclos necessário para cada evento.

  • Predição da vida em material de solda com base na energia média dissipada por volume  de acordo com o modelo de Darveaux. Predição da vida em material de solda com base na energia média dissipada por volume de acordo com o modelo de Darveaux.

Predição da vida em material de solda com base na energia média dissipada por volume de acordo com o modelo de Darveaux.

Em ambos os modelos de fadiga, diferentes tipos de mudança de energia podem ser avaliados. Os predefinidos são:

  • Densidade de dissipação por fluência
  • Densidade de dissipação plástica
  • Densidade de dissipação total
  • Definida pelo usuário

Todas as três primeiras opções requerem que o material avaliado seja modelado com materiais não lineares e que o cálculo de dissipação de energia seja habilitado usando as Opções Físicas Avançadas . A opção Definida pelo usuário permite especificar uma variável de densidade de energia personalizada e a utilizar em um dos modelos acima. Isso pode ser feito combinando variáveis de energia existentes ou definindo novas variáveis de energia, com base em equações que usam uma das interfaces matemáticas para PDEs e ODEs.

Modelos de Fadiga Baseados em Deformações Tipo Coffin-Manson

A família de modelos com base em deformações foi expandida com um modelo com base na relação de Coffin-Manson. Esse modelo é usado com frequência na avaliação da fadiga de baixo ciclo.

O modelo foi modificado para que diferentes tipos de deformação inelástica possam ser usados na relação de Coffin-Manson. Os tipos de deformação a seguir estão disponíveis:

  • Deformação efetiva por fluência
  • Deformação plástica efetiva
  • Definida pelo usuário

A opção Definida pelo usuário permite que avaliar todas as deformações definidas em qualquer uma das interfaces estruturais ou avaliar uma expressão de deformação personalizada com base em equações usando uma das interfaces Matemáticas para PDEs e ODEs. Isso permite avaliar diferentes componentes de deformação normal e por cisalhamento e, até mesmo, diferentes contribuições de fluência, como fluência secundária, ao simular a fadiga. A relação original de Coffin-Manson é obtida selecionando Deformação plástica efetiva como a opção de Deformação inelástica.

Novo Modelo Tutorial: Fadiga Térmica na união soldada de um Resistor SMD

Um novo tutorial demonstra um resistor SMD submetido a ciclagem térmica acelerada. Uma mudança de temperatura ciclada de 50°C acontece em um período de 2 minutos e é seguida por uma parada de 3 minutos. As tensões térmicas são introduzidas pelas diferenças na expansão térmica em diferentes partes da unidade. A união soldada que conecta o resistor à placa de circuito impresso é a ligação mais fraca na unidade. Ela responde não linearmente a mudanças tanto na temperatura quanto no tempo e é modelada usando o modelo de material sob fluência de Garofalo. A fim de garantir a integridade estrutural do componente, faz-se uma análise da fadiga com base na deformação por fluência e na energia dissipada. Vários ciclos de aquecimento e arrefecimento são simulados, seguidos por um estudo de fadiga.

  • Visualizar figura »
  • Predição da vida em material de solda com base no volume médio de energia dissipada de acordo com o modelo de Darveaux. Predição da vida em material de solda com base no volume médio de energia dissipada de acordo com o modelo de Darveaux.

A mudança na deformação por fluência efetiva e na componente de fluência por cisalhamento, avaliadas na seção fina de solda entre o resistor e a placa de circuito impresso.

  • Predição da vida em material de solda com base no volume médio de energia dissipada de acordo com o modelo de Darveaux. Predição da vida em material de solda com base no volume médio de energia dissipada de acordo com o modelo de Darveaux.

A energia dissipada expressa pela histerese tensão de cisalhamento-deformação, avaliada na fina seção de soldaentre o resistor e a placa de circuito impresso.

Multibody Dynamics Module

Três novos tipos de junta: Junta Fixa, Junta de Distância e Junta Universal

Três novos tipos de junta foram adicionados à interface Multibody Dynamics: Junta Fixa, Junta de Distância e Junta Universal. Elas podem ser encontradas em Mais Juntas no menu Juntas. Esses novos tipos de junta são diferentes dos já disponíveis porque são mais abstratos e não têm nenhum sub-recurso. Uma Junta Fixa solda duas partes, uma à outra. Uma Junta de Distância é semelhante a um elo rígido com juntas esféricas nas extremidades, mas a distância pode mudar visto que é possível definir uma variável no campo de edição Extensão. Uma Junta Universal também é conhecida como Junta Cardã.

Fricção em Juntas

Agora é possível adicionar fricção aos tipos de junta Prismática, Articulada, Cilíndrica, De parafuso, Plana e Esférica. Só é possível incluir a fricção nos modelos de dinâmica de multicorpos em estudos dependentes do tempo.

Acoustics Module

Aeroacústica com as Equações Linearizadas de Euler

Idealmente, simulações aeroacústicas envolveriam resolver as equações de Navier-Stokes no domínio tempo para escoamentos totalmente compressíveis. As ondas de pressão acústica formariam então um subconjunto da solução fluida. Essa abordagem geralmente é impraticável em aplicações do mundo real devido ao tempo computacional e aos recursos de memória necessários. Em vez disso, para resolver muitos problemas práticos de engenharia, utiliza-se uma abordagem desacoplada em duas etapas: primeiramente, resolve-se o escoamento e, então, as perturbações acústicas do escoamento.

As novas interfaces físicas Linearized Euler calculam as variações acústicas para a pressão, velocidade e densidade de dado escoamento médio ambiente. São resolvidas as equações linearizadas de Euler, incluindo a equação de energia, pressupondo que o escoamento ambiente é um gás ideal (ou aproximadamente um gás ideal) e que não há perdas térmicas nem viscosas. As interfaces físicas Linearized Euler estão disponíveis para o domínio do tempo, da frequência e análise modal.

Exemplos de aplicações incluem analisar a propagação do ruído de motores a jato, modelar as propriedades de atenuação de silenciadores na presença de escoamento não isotérmico e o estudo de medidores de fluxo de gás. Todas essas são situações onde um escoamento ambiente de gás influencia na propagação das ondas acústicas no fluido.

Abaixo é exposto um exemplo de modelo de validação retirado de uma publicação (A. Agarwal, P. J. Morris e R. Mani, AIAA 42, pp. 80, 2009), que também é um problema de parâmetro de comparação do quarto workshop de aeroacústica computacional (CAA) Proceedings of the 4th CAA Workshop on Benchmark Problems, NASA CP, 2004-212954, 2004). Uma fonte pontual gaussiana é localizada em um jato em alta velocidade com grandes gradientes. O jato influencia significativamente a propagação das ondas sonoras no fluido. Nesse modelo exemplo, disponível na Biblioteca de Modelos, um resultado analítico existe e condiz com os resultados do modelo.

  • Uma fonte pontual gaussiana é localizada em um escoamento de jato de alta velocidade com grandes gradientes. O escoamento de Mach 0,75 vem da esquerda ao longo do eixo x negativo. Devido à simetria, só a parte superior (y>0) do domínio de fluido é calculada. O escoamento influencia significativamente a propagação das ondas sonoras no fluido; as ondas de pressão acústica são claramente distorcidas pelo campo de velocidade. Para simular um domínio de modelagem ilimitado e absorver as ondas de pressão emitidas, camadas perfeitamente compatibilizadas (PMLs) são usadas para o modelo do domínio de frequência. Uma fonte pontual gaussiana é localizada em um escoamento de jato de alta velocidade com grandes gradientes. O escoamento de Mach 0,75 vem da esquerda ao longo do eixo x negativo. Devido à simetria, só a parte superior (y>0) do domínio de fluido é calculada. O escoamento influencia significativamente a propagação das ondas sonoras no fluido; as ondas de pressão acústica são claramente distorcidas pelo campo de velocidade. Para simular um domínio de modelagem ilimitado e absorver as ondas de pressão emitidas, camadas perfeitamente compatibilizadas (PMLs) são usadas para o modelo do domínio de frequência.

Uma fonte pontual gaussiana é localizada em um escoamento de jato de alta velocidade com grandes gradientes. O escoamento de Mach 0,75 vem da esquerda ao longo do eixo x negativo. Devido à simetria, só a parte superior (y>0) do domínio de fluido é calculada. O escoamento influencia significativamente a propagação das ondas sonoras no fluido; as ondas de pressão acústica são claramente distorcidas pelo campo de velocidade. Para simular um domínio de modelagem ilimitado e absorver as ondas de pressão emitidas, camadas perfeitamente compatibilizadas (PMLs) são usadas para o modelo do domínio de frequência.

Condições de contorno para as interfaces físicas Linearized Euler incluem:

  • Parede rígida (padrão)
  • Campos prescritos
  • Simetria
  • Impedância (apenas no domínio da frequência)
  • Parece móvel
  • Parede interna

  • Analisando os modos próprios de uma sala de estar com este modelo COMSOL; qualquer campo de som no cômodo é uma combinação desses modos. O modelo ilustra o modo a aproximadamente 93 Hz. A resposta do sistema de alto-falantes pode ser modelada com uma análise no domínio da frequência, adicionando o movimento do diafragma do alto-falante e varrendo frequências. Analisando os modos próprios de uma sala de estar com este modelo COMSOL; qualquer campo de som no cômodo é uma combinação desses modos. O modelo ilustra o modo a aproximadamente 93 Hz. A resposta do sistema de alto-falantes pode ser modelada com uma análise no domínio da frequência, adicionando o movimento do diafragma do alto-falante e varrendo frequências.

Analisando os modos próprios de uma sala de estar com este modelo COMSOL; qualquer campo de som no cômodo é uma combinação desses modos. O modelo ilustra o modo a aproximadamente 93 Hz. A resposta do sistema de alto-falantes pode ser modelada com uma análise no domínio da frequência, adicionando o movimento do diafragma do alto-falante e varrendo frequências.

Nova Estrutura para Modelos de Fluido com Acústica de Pressão

Os modelos de fluido para acústica de pressão agora são organizados em Acústica de Pressão, Poroacústica e Acústica em Região Estreita. As fontes de domínio Dipolo e Monopolo agora podem ser encontrados no menu Mais.

Poroacústica

No caso da poroacústica, os modelos de fluido agora ganharam nomes de acordo com padrões do setor: Delany-Bazley-Miki e Johnson-Champoux-Allard. Além disso, os padrões e a organização dos parâmetros foram modernizados.

Acústica em Região Estreita

No caso da Acústica em Região Estreita, há duas opções ao dispor: Aproximação por duto largo e Duto circular muito estreito. Além disso, os padrões e a organização dos parâmetros foram modernizados.

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks

Chemical Reaction Engineering Module

Quantidades globais para fluxos em contornos

As fórmulas matemáticas para computações de transporte de massa foram melhoradas. Isso resultou em variáveis revisadas para equilíbrios de massa. Além disso, fluxos de massa em contornos agora podem ser computados com mais precisão.

Com base nessas melhorias, foram introduzidas várias quantidades globais médias para os contornos de entrada e saída de escoamento. São estas:

  • O fluxo total de massa e a pressão média interna
  • Cálculos de escoamento com base na lei de Darcy
  • O fluxo de massa total na saída ao modelar um escoamento laminar
  • A temperatura de mistura do copo na modelagem de escoamento não isotérmico
  • A fração de massa média na modelagem do transporte de espécies diluídas e espécies concentradas

Modelo de Combustão de Gás de Síntese em um Queimador a Jato

Este modelo simula a combustão turbulenta de gás de síntese em um queimador a jato. Gás é alimentado por um tubo em uma região aberta que possui um escoamento lento de ar onde, após sair do tubo, o gás se mistura com o ar e entra em combustão. O modelo é resolvido combinando as interfaces Reacting Flow e Heat Transfer in Fluids. O escoamento turbulento no jato é resolvido usando o modelo de turbulência k-ε, e as reações turbulentas são modeladas usando o modelo Eddy Dissipation.

  • Modelo turbulento de uma chama de combustão de gás de síntese em um queimador a jato. Modelo turbulento de uma chama de combustão de gás de síntese em um queimador a jato.

Modelo turbulento de uma chama de combustão de gás de síntese em um queimador a jato.

Assistente para Configuração de Evaporação Parcial (Evaporação "Flash") Para Vários Componentes

O Chemical Reaction Engineering Module agora inclui a possibilidade de realizar cálculos de "flash" como parte de sua interface Thermodynamics. Um cálculo de "flash" determina o estado de equilíbrio entre as fases de um sistema com uma ou várias espécies e fases químicas quando esse mesmo sistema é submetido a alta queda de pressão, geralmente causada pela passagem por um dispositivo de estrangulamento. Usando entradas fornecidas pelas bibliotecas de funções de propriedade termodinâmicas externas compatíveis com a CAPE-OPEN, o COMSOL é capaz de realizar cálculos de flash de misturas multicomponentes e vincular esses dados a outras grandezas físicas envolvidas em suas simulações de processos químicos.

O Chemical Reaction Engineering Module é capaz de realizar com facilidade cálculos de "flash" para o equilíbrio vapor/líquido, combinando as equações termodinâmicas com os equilíbrios de massa e energia das espécies contribuintes. Fazendo isso, você obtém resultados que fornecerão:

  • O ponto de ebulição a uma dada T
  • O ponto de ebulição a uma dada p
  • O ponto de condensação a uma dada T
  • O ponto de condensação a uma dada p
  • "Flash" a uma dada p e T
  • "Flash" a uma dada p e H
  • "Flash" a uma dada p e S
  • "Flash" a uma dada U e V

Electrodeposition Module

Modele processos de eletrodeposição pela nova interface Primary Current Distribution

Você pode modelar a distribuição de corrente primária selecionando diretamente a interface Electrodeposition, Primary no Assistente de modelo.

As Interfaces de Eletrodeposição Agora Podem Pós-Processar Fluxos de Contorno com Precisão

Duas variáveis pós-processamento, nls e nll, foram disponibilizadas para calcular a densidade normal da corrente nas fases eletrodo e eletrólito.

Eletrorrevestimento em um modelo de porta de carro

Um modelo de distribuição de corrente primária do eletrorrevestimento de uma porta de carro. A distribuição da espessura da pintura depositada torna-se mais uniforme graças à alta resistividade da tinta. Uma resistência de filme variável, junto com uma condutividade de eletrólito constante, é usada para descrever o transporte de carga no eletrólito.

  • A espessura da tinta depositada sobre uma porta de carro eletrorrevestida. A espessura da tinta depositada sobre uma porta de carro eletrorrevestida.

A espessura da tinta depositada sobre uma porta de carro eletrorrevestida.

Corrosion Module

Interfaces de distribuição da densidade de corrente primária para processos de corrosão

Você pode especificar que deseja modelar a distribuição de corrente primária nas interfaces físicas para corrosão escolhendo a interface Corrosion, Primary. Antigamente, isso era especificado na interface Corrosion, Secondary.

Fluxos de contorno precisos em interfaces de corrosão

Duas novas variáveis de pós-processamento, nls e nll, foram implementadas para calcular a densidade de corrente normal nas fases eletrodo e eletrólito, respectivamente.

Electrochemistry Module

  • Concentração de ferrocianeto no sensor. Concentração de ferrocianeto no sensor.

Cálculo de fluxos de contorno em interfaces eletroquímicas

Duas variáveis para o pós-processamento foram implementadas a fim de proporcionar dados precisos sobre a densidade de corrente normal nas fases eletrólito e eletrodo.

Concentração de ferrocianeto no sensor.

Modelo eletroquímico de sensor de glicose

Os sensores eletroquímicos de glicose usam métodos amperométricos para medir a concentração de glicose em uma amostra. Este exemplo modela a difusão da glicose e de mediadores de oxirredução do ferri/ferrocianeto em uma célula de eletrólito unitária sobre um eletrodo interdigitado. O sensor dá uma resposta linear em uma faixa adequada de concentrações. A interface Electroanalysis é usada para acoplar o transporte de espécies químicas à eletrólise nos eletrodos de trabalho e contraeletrodos, e a glicose é oxidada pela enzima glicose oxidase em solução de acordo com a cinética de Michaelis-Menten.

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks

AC/DC Module

Banco de Dados de Materiais Magnéticos Não-Lineares

Um banco de dados com 165 materiais ferromagnéticos e ferrimagnéticos foi incluído no AC/DC Module. O banco de dados contêm curvas BH e curvas HB que permitem que as propriedades materiais sejam usadas nas fórmulas de campos magnéticos. As curvas têm grande densidade de amostragem e são processadas para eliminar efeitos de histerese. Fora do alcance dos dados experimentais, utiliza-se a extrapolação linear para obter máxima estabilidade numérica.

Amostra de dados de curva BH

Novas e Poderosas Interfaces do Usuário para Aquecimento por Indução

O fluxo de trabalho para configurar simulações com aquecimento por indução foi significativamente melhorado com a introdução de um nó Multifísica dedicado no Model Builder. As novas interfaces do usuário são adequadas para quando cada uma das físicas constitutivas pode ser modelada à parte. Como as escalas de tempo de um típico processo indutivo são da ordem de milhares de ciclos por segundo, ao passo que os campos de temperatura variam na ordem de segundos, é adequado modelar o problema elétrico no domínio da frequência e o problema térmico no domínio do tempo ou no domínio estacionário.

A nova interface Inductive Heating traz interfaces para computar as correntes e perdas induzidas por meio da interface Magnetic Fields, o aumento na temperatura por meio da interface Heat Transfer, além de um nó Multifísica, o qual contém os acoplamentos entre as físicas. Os campos magnéticos e os problemas de transferência de calor também podem ser resolvidos à parte.

RF Module

Condição de Contorno de Transição Para Alta Condutividade

A fórmula da condição de contorno de Transição foi aprimorada para lidar com o caso de um contorno interno com um material com condutividade altíssima. Isso pode ser usado para modelar uma camada de metal muito mais fina do que qualquer uma das outras dimensões do modelo.

Condições de Contorno de Porta Interna

Ao modelar fontes de ondas eletromagnéticas no RF Module, as condições de contorno de porta costumam ser definidas nos contornos externos de um modelo para representar uma fonte localizada fora do espaço de modelagem. No entanto, por vezes é mais conveniente posicionar a fonte dentro do domínio de modelagem. A nova "Slit Port" traz a possibilidade de posicionar uma fonte em um contorno interno. Essa fonte pode ser suportada por domínio ou por PEC. A Slit Port suportada por PEC introduzirá duas condições de contorno em um contorno interno. De um lado do contorno, a condição PEC será aplicada, do outro lado, qualquer uma das condições de contorno de porta regular pode ser usada para estimular um campo se propagando para fora do contorno. A direção na qual o campo se propaga para fora do contorno é especificada em Orientação da Porta. A Slit Port suportada por domínio, por outro lado, é um contorno transparente. Ela pode estimular uma onda se propagando para fora do contorno e qualquer onda incidente sobre a porta suportada por domínio passará desimpedida.

  • As paredes dessa antena tipo corneta em 2D foram modeladas com a nova condição de contorno de Transição. A antena é excitada por uma Porta tipo PEC-backed Slit. As paredes dessa antena tipo corneta em 2D foram modeladas com a nova condição de contorno de Transição. A antena é excitada por uma Porta tipo PEC-backed Slit.

As paredes dessa antena tipo corneta em 2D foram modeladas com a nova condição de contorno de Transição. A antena é excitada por uma Porta tipo PEC-backed Slit.

A Slit Port suportada por domínio também é útil para a modelagem de problemas periódicos. Ao modelar estruturas com muitas ordens de difração de alta ordem, como grades, deve-se levar em conta cada ordem difratada com uma condição de contorno de porta distinta. No caso de estruturas 3D, pode haver até mesmo difração em muitos planos. No entanto, por vezes não estamos interessados em considerar cada ordem difratada à parte, e só queremos saber a transmitância e refletância totais de uma estrutura periódica. Neste caso, uma Slit Port suportada por domínio pode ser usada. A Slit Port pode inserir uma onda plana incidente, que entra a qualquer ângulo, e qualquer onda refletida de volta à porta a atravessará e penetrará em uma PML disposta atrás dela. A PML absorverá todos os modos de ordem mais alta ao mesmo tempo.

Novas Variáveis de Pós-Processamento de Antenas

No RF Module, agora é possível extrair o ganho da antena (em escala linear e dB), a razão axial (em escala linear e dB), além das variáveis de campo distante em termos dos ângulos do sistema de coordenadas (theta e phi), ângulos de elevação e azimutal.

  • Antena GPS circularmente polarizada sintonizada com os resultados da razão axial. Este modelo estará disponível após o lançamento da versão 4.4 por meio de uma Atualização da Biblioteca de Modelos. Antena GPS circularmente polarizada sintonizada com os resultados da razão axial. Este modelo estará disponível após o lançamento da versão 4.4 por meio de uma Atualização da Biblioteca de Modelos.

Antena GPS circularmente polarizada sintonizada com os resultados da razão axial. Este modelo estará disponível após o lançamento da versão 4.4 por meio de uma Atualização da Biblioteca de Modelos.

  • Filtro de frequências superficial com ressonadores anelares complementares. Este modelo estará disponível após o lançamento da versão 4.4 por meio de uma Atualização da Biblioteca de Modelos. Filtro de frequências superficial com ressonadores anelares complementares. Este modelo estará disponível após o lançamento da versão 4.4 por meio de uma Atualização da Biblioteca de Modelos.

Filtro de frequências superficial com ressonadores anelares complementares. Este modelo estará disponível após o lançamento da versão 4.4 por meio de uma Atualização da Biblioteca de Modelos.

Potência de Porta Depositada

Em muitas aplicações de aquecimento por micro-ondas, é desejável controlar a quantidade de potência depositada no modelo. Especificando a potência depositada, uma condição de alimentação é adicionada ao modelo e a potência aplicada é ajustada de modo que a potência desejada seja depositada dentro do modelo. Isso encontra aplicação no aquecimento biomecânico por RF, na modelagem de plasma e em outras áreas.

Análise Modal de Contorno de Porta Numérica com Condições de Contorno de Impedância

A condição de contorno Porta Numérica é usada para computar os campos em um contorno para uma guia de ondas onde as distribuições de campo não podem ser computadas analiticamente (como portas retangulares, coaxiais ou circulares). Esses cálculos de porta numérica agora podem levar em conta a condição de contorno de impedância. A condição de contorno de impedância leva em conta o efeito de paredes com perdas, em vez de pressupor que as paredes são condutores elétricos perfeitos. A condição de contorno periódica também pode ser considerada.

  • Os modos de propagação de ondas computados numericamente em cada extremidade levam em conta a condutividade finita das paredes do guia de ondas. Os modos de propagação de ondas computados numericamente em cada extremidade levam em conta a condutividade finita das paredes do guia de ondas.

Os modos de propagação de ondas computados numericamente em cada extremidade levam em conta a condutividade finita das paredes do guia de ondas.

Campo de Fundo com Feixe Gaussiano

A formulação de um campo disperso serve para computar a dispersão de campos eletromagnéticos fora de um objeto. Normalmente, uma onda plana uniforme é especificada como campo de fundo, mas o novo campo de fundo de feixe gaussiano permite que você especifique um feixe gaussiano, que se propaga ao longo de uma das direções do eixo, de uma largura de feixe e ponto focal especificados. A polarização do feixe também pode ser especificada.

Campo Disperso da Formulação de Feixe Gaussiano de Fundo.

Novas interfaces do usuário poderosas para aquecimento por micro-ondas

Uma nova funcionalidade introduzida no COMSOL permite configurar simulações que envolvem aquecimento por micro-ondas e RF para que sejam mais fáceis de gerenciar. Um nó Multifísica dedicado é introduzido no Model Builder quando a interface multifísica Microwave Heating é escolhida no Assistente de Modelo, junto com a interface Electromagnetic Waves adequada e a interface Heat Transfer in Solids.

Isso permite que você modele a física constitutiva à parte, a fim de entender as reações de seu modelo às físicas contribuintes, antes de levar em conta ambos os seus efeitos em um problema acoplado. Isso também é adequado na hora de gerenciar a sequência de Estudo ao resolver primeiramente as ondas eletromagnéticas no domínio da frequência e, então, a transferência de calor nos domínios do tempo ou estacionário. O nó Multifísica permite que você mantenha um histórico das fontes de aquecimento por micro-ondas em domínios e contornos, bem como as não linearidades de temperatura em todas as propriedades de material.

Wave Optics Module

Funções de Fase Definidas Pelo Usuário Para a Formulação de Envelopes de Feixes

A formulação de Envelopes de Feixes pode resolver o envelope de campo eletromagnético supondo que o vetor de propagação dos campos é aproximadamente conhecido em qualquer lugar no domínio de modelagem. Tem especialmente memória eficiente para problemas onde o envelope de campo varia lentamente em relação ao comprimento de onda e a direção de propagação é conhecida. Agora é possível inserir explicitamente uma função de fase em diferentes domínios, o que é útil se o feixe estiver mudando de direção.

Outra Nova Funcionalidade

A nova funcionalidade Slit Port, conforme descrita para o RF Module, também está disponível no Wave Optics.

A nova funcionalidade para portas numéricas, conforme descrita para o RF Module, também está disponível no Wave Optics Module.

Aquecimento a Laser

Uma nova interface multifísica Laser Heating foi introduzida, a qual combina as interfaces Electromagnetic Waves, Beam Envelopes e Heat Transfer in Solids. A interface multifísica Laser Heating utiliza um novo nó Multifísica no Model Builder, à semelhança do Joule Heating (COMSOL Multiphysics), Induction Heating (AC/DC Module) e Microwave Heating (RF Module). A formulação do método de envelope de feixes é adequada para feixes de luz que têm um envelope lentamente variável, tal como ao longo de uma fibra óptica. A interface multifísica Laser Heating acopla as perdas eletromagnéticas à transferência de calor em sólidos. A variação de temperatura pode ser computada no domínio do tempo em regime permanente. A dependência da temperatura por parte do material pode ser levada em conta de tal modo que as propriedades materiais térmica e óptica possam depender diretamente da temperatura.

O nó Multifísica também permite um controle muito melhor da modelagem de suas aplicações multifísicas. Isso é demonstrado pelos recursos de Ativação e Desativação de dentro do nó Multifísica, que permitem que as aplicações monofísicas sejam modeladas à parte. Como alternativa, combinações de duas dessas interfaces físicas contribuintes também podem ser simuladas usando esse recurso.

Novo modelo: Fibra Curvada tipo Step-Index

Neste novo tutorial, uma fibra "step-index" curvada em um raio de 3 mm é analisada em relação a modos de propagação e perda de radiação. Demonstra-se como encontrar o raio do modo de potência média e como usá-lo para computar o índice efetivo do modo. No caso de uma fibra curvada, o modo não é mais guiado totalmente pela estrutura de índice de refração. Isso pode ser explicado qualitativamente considerando que, para uma guia de onda reta, as frentes de onda (planos com uma fase constante) são ortogonais ao eixo da fibra. No caso de uma fibra curvada circularmente, as frentes de onda giram em torno do ponto central do círculo com uma velocidade angular constante. Como resultado, a constante de propagação varia junto com a distância para o ponto central do círculo. A certa distância do ponto central, a constante de propagação é maior que o número de ondas local, definido pelo comprimento de onda no vácuo e pelo índice de refração do material de revestimento. Além desse raio, a onda não pode ter uma velocidade angular constante e as frentes de onda devem se curvar, o que significa que a onda começa a irradiar energia para fora da fibra.

  • Uma fibra step-index curvada é analisada no Wave Optics Module. Uma fibra step-index curvada é analisada no Wave Optics Module.

Uma fibra step-index curvada é analisada no Wave Optics Module.

Condição de Contorno Compatibilizada

A nova Condição de Contorno Compatibilizada na formulação de Envelopes de Feixes é perfeitamente transparente a uma onda de direção conhecida. Visto que o vetor de onda é tipicamente conhecido nos contornos quando é usada a interface Beam Envelopes, essa condição de contorno introduzirá reflexos menos artificiais em comparação à condição de contorno de Dispersão e requer menos memória que o truncamento de domínio Camada Perfeitamente Compatibilizada (Perfectly Matched Layer).

  • Um feixe gaussiano incidente sobre uma interface dielétrica. Visto que o vetor de onda é conhecido em todos os domínios, pode ser usada uma malha grosseira. As ondas incidentes e refletidas são solucionadas usando a fórmula de Envelopes de Feixes Bidirecionais, e as Condições de Contorno Compatibilizadas (Matched Boundary Conditions) absorvem toda a luz incidente nos contornos. A intensidade do campo elétrico e o vetor de Poynting são representados graficamente. Um feixe gaussiano incidente sobre uma interface dielétrica. Visto que o vetor de onda é conhecido em todos os domínios, pode ser usada uma malha grosseira. As ondas incidentes e refletidas são solucionadas usando a fórmula de Envelopes de Feixes Bidirecionais, e as Condições de Contorno Compatibilizadas (Matched Boundary Conditions) absorvem toda a luz incidente nos contornos. A intensidade do campo elétrico e o vetor de Poynting são representados graficamente.

Um feixe gaussiano incidente sobre uma interface dielétrica. Visto que o vetor de onda é conhecido em todos os domínios, pode ser usada uma malha grosseira. As ondas incidentes e refletidas são solucionadas usando a fórmula de Envelopes de Feixes Bidirecionais, e as Condições de Contorno Compatibilizadas (Matched Boundary Conditions) absorvem toda a luz incidente nos contornos. A intensidade do campo elétrico e o vetor de Poynting são representados graficamente.

Campo de Fundo com Feixe Gaussiano

A formulação de um campo difuso é usada para computar a dispersão de campos eletromagnéticos fora de um objeto. Normalmente, uma onda plana uniforme é especificada como campo de fundo, mas o novo campo de fundo de feixe gaussiano permite que você especifique um feixe gaussiano, que se propaga ao longo de uma das direções do eixo, com uma largura de feixe e ponto focal especificados. A polarização do feixe também pode ser especificada.

Novo Modelo Multifísica: Um Modulador Mach-Zehnder

Um modulador Mach-Zehnder é usado para controlar a amplitude de uma onda óptica. Nesse modelo, a guia de onda de entrada é dividida em dois braços de interferômetro de guia de ondas. Se uma tensão elétrica for aplicada a um dos braços, uma mudança de fase é induzida para a passagem de ondas através desse braço. Quando os dois braços são recombinados, a diferença de fase entre as duas ondas é convertida em uma modulação de amplitude. Este é um modelo multifísica que demonstra como combinar a interface do usuário Electromagnetic Waves, Beam Envelopes com a interface do usuário Electrostatics para descrever um dispositivo de guia de ondas realista.

  • Simulação de um modulador Mach-Zehnder com o Wave Optics Module incluindo uma combinação de ondas ópticas e eletrostáticas no mesmo modelo. Simulação de um modulador Mach-Zehnder com o Wave Optics Module incluindo uma combinação de ondas ópticas e eletrostáticas no mesmo modelo.

Simulação de um modulador Mach-Zehnder com o Wave Optics Module incluindo uma combinação de ondas ópticas e eletrostáticas no mesmo modelo.

MEMS Module

Fluxo de Trabalho Aprimorado para as Interfaces Thermal Stress e Joule Heating

Os novos nós Multifísica melhoram o fluxo de trabalho de modelagem, permitindo que os usuários aumentem progressivamente a complexidade do sistema sendo modelado. Tomando como exemplo a simulação de uma tensão térmica, agora é possível começar resolvendo um problema térmico simples e, então, adicionar efeitos estruturais e o acoplamento de tensão térmica posteriormente. Também é possível adicionar os efeitos térmicos e estruturais ao mesmo tempo usando a opção física Tensão Térmica no Assistente de Modelo, a qual adiciona automaticamente as interfaces Heat Transfer in Solids e Solid Mechanics junto com os nós de acoplamento Multifísica adequados.

Essa mesma funcionalidade também foi incluída na interface Joule Heating and Thermal Expansion. Mais uma vez, interfaces físicas contribuintes podem ser adicionadas uma de cada vez, e seus acoplamentos geridos pelo nó Multifísica no Construtor de Modelo. Além disso, a seleção da interface Joule Heating and Thermal Expansion no Assistente de Modelo configurará as interfaces Heat Transfer in Solids, Solid Mechanics e Electric Currents junto com o nó Multifísica no Model Builder. Essa abordagem possibilita ativar ou desativar diretamente as interfaces contribuintes. Por conseguinte, você pode optar por solucionar o mesmo modelo para cada física individualmente, para uma combinação de acoplamentos multifísicos ou para todos os três ao mesmo tempo.

Novo modelo: Chave MEMS RF

Este modelo analisa uma chave MEMS RF que consiste em uma ponte micromecânica fina suspensa sobre uma camada dielétrica. Uma tensão de CC maior que a tensão de pull-in é aplicada ao longo da chave, fazendo com que a ponta colapse sobre a camada dielétrica, resultando em aumento na capacitância do dispositivo. Uma força de contato com base em penalidades é implementada para modelar as forças de contato à medida que a ponte entra em contato com o dielétrico. O dielétrico em si é representado usando uma função espacialmente variante para a constante dielétrica entre os dois terminais.

Novos Carregamentos e Forças: Gravidade, Força Centrífuga, Flexibilização Devido à Rotação (Spin-Softening), Coriolis e Euler

As forças e cargas de massa, como gravidade, forças centrífugas, forças de Coriolis e forças de Euler, agora podem ser adicionadas com o auxílio de duas novas opções, para Gravidade e Referenciais Rotativos. Isso facilita a definição de cargas que atuam sobre todos os objetos com massa, isto é, domínios com densidade de massa, massas pontuais, massa agregada, conectores rígidos com massa etc. As forças e cargas são adicionadas pelo nível de domínio, embora possam ser aplicadas automaticamente a contornos, bordas e pontos.

A funcionalidade Referencial Rotativo inclui todos os tipos de forças fictícias que ocorrem em um sistema rotativo. Por padrão, a força centrífuga e flexibilização devido à rotação são incluídos.

  • As configurações da funcionalidade Referencial Rotativo. As configurações da funcionalidade Referencial Rotativo.

As configurações da funcionalidade Referencial Rotativo.

Como a Massa Agregada é, por vezes, usada para descrever efeitos de carregamento que não são massas estruturais reais, por vezes a contribuição da Massa Agregada é indesejada. A opção de incluir ou excluir a contribuição é controlada por uma caixa de seleção em uma nova seção chamada de Forças de Aceleração do Referencial (Frame Acceleration Forces).

Plasma Module

Difusão Térmica de Elétrons

A difusão térmica de elétrons contribui com a densidade de corrente de elétrons e esse fenômeno agora pode ser incluído em simulações de plasma. A difusão térmica é disponibilizada como uma propriedade nas interfaces físicas para: Plasma Capacitivamente Acoplado, Descarga de CC, Deriva-Difusão, Plasma Indutivamente Acoplado e Plasma de Micro-ondas.

A contribuição adicional para a densidade de corrente só faz diferença quando a difusividade eletrônica não é constante, isto é, em função da temperatura do elétron. Observe-se que esta opção só está disponível para a formulação de elementos finitos.

Semiconductor Module

Condição de Contorno de Heterojunção

Uma condição de contorno de heterojunção é disponibilizada por padrão para contornos internos. Ela determina as condições para continuidade do componente normal do campo elétrico e correntes para homojunções e heterojunções. Dois modelos de heterojunção são definidos com a nova interface:

  • O modelo contínuo quasi-Fermi (padrão)
  • O modelo de emissão termiônica.

O modelo contínuo quasi-Fermi garante continuidade de corrente forçando ambos os lados da junção a ter energias quasi-Fermi iguais. O modelo de emissão termiônica define as correntes termiônicas geradas pela barreira de potencial criada pela junção dos materiais dissimilares.

Suporte para Análise de Sinais Pequenos

A interface Semiconductor agora admite a análise de sinais pequenos, tipo estudo de domínio de frequência. Isso permite o cálculo da resposta de dispositivos de CA de modo que quantidades como a condutância e transcondutância de saída possam ser computadas.

Ionização por Impacto

Em regiões onde o campo elétrico perpendicular à direção do fluxo de corrente é alta, os elétrons e orifícios são gerados por ionização por impacto, que agora é suportada pelo Semiconductor Module. Ela permite modelar efeitos de avalanche em fotodiodos e ruptura por avalanche em MOSFETs. A princípio, a relação corrente-tensão elétrica é linear (essa é a região ôhmica). À medida que a corrente elétrica do dreno-fonte aumenta, a corrente extraída torna-se saturada (essa é a região de saturação). À medida que a tensão elétrica do dreno-fonte aumenta ainda mais, entra-se na região de ruptura, onde a corrente aumenta exponencialmente por um pequeno aumento na tensão elétrica aplicada. Isso se dá por causa da ionização por impacto.

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  • Gráficos logarítmicos e não logarítmicos da fonte de geração de ionização por impacto para uma alta tensão elétrica do dreno-fonte de um MOSFET. A taxa de geração é altíssima, acima de 1.036[1/m3s]. Isso cria novos pares elétron-orifícios, que, por sua vez, causam aumento na corrente que flui da fonte ao dreno. Gráficos logarítmicos e não logarítmicos da fonte de geração de ionização por impacto para uma alta tensão elétrica do dreno-fonte de um MOSFET. A taxa de geração é altíssima, acima de 1.036[1/m3s]. Isso cria novos pares elétron-orifícios, que, por sua vez, causam aumento na corrente que flui da fonte ao dreno.

Gráficos logarítmicos e não logarítmicos da fonte de geração de ionização por impacto para uma alta tensão elétrica do dreno-fonte de um MOSFET. A taxa de geração é altíssima, acima de 1.036[1/m3s]. Isso cria novos pares elétron-orifícios, que, por sua vez, causam aumento na corrente que flui da fonte ao dreno.

Terminais para Entradas

A condição de contorno Entrada Isolante Fina agora é definida usando terminais. Três opções de terminal estão disponíveis:

  • Tensão Elétrica
  • Carga
  • Circuito

Especificação de Valores Iniciais Aprimorada

No COMSOL versão 4.4, existem várias maneiras de especificar as condições iniciais para o potencial e a concentração de elétrons e orifícios. Essa flexibilidade agregada facilita a obtenção de uma solução convergida. As opções de Valores Iniciais são:

  • Padrão: Escolhe automaticamente um Valor Inicial adequado dependendo do método de discretização. No caso do método de volumes finitos, é equivalente às condições de equilíbrio, ao passo que no método de elementos finitos é equivalente às concentrações intrínsecas.
  • Condições de equilíbrio: As variáveis de campo para concentração eletrônica (N), concentração de orifícios (P) e potencial (V) são ajustados para seus valores de equilíbrio calculados.
  • Portadores de equilíbrio somente: O mesmo que as condições de equilíbrio, mas o usuário pode especificar o valor inicial do campo de potencial (V).
  • Concentrações intrínsecas: As variáveis de campo para concentração eletrônica (N) e concentração de orifícios (P) terão seus valores ajustados à concentração intrínseca. Você poderá especificar o campo de potencial (V).
  • Definido pelo usuário: Três entradas do usuário serão exibidas para cada variável de campo: concentração eletrônica (N), concentração de orifícios (P) e potencial (V).

Essas opções maximizarão a flexibilidade na resolução de um agrupamento de diferentes modelos que requeiram valores iniciais diferentes.

Variáveis Aprimoradas para Calcular Correntes e Componentes de Corrente

Novas variáveis de corrente para orifícios e elétrons estão disponíveis para exibição no menu de plotagem:

  • Densidade de corrente de deriva
  • Densidade de corrente de difusão
  • Densidade de corrente de difusão térmica

A norma e o logarítmo da norma dessas quantidades também estão disponíveis.

Acoplamento de Circuitos Aprimorado

A opção Terminal de Circuito para as condições de contorno Contato com Metal e Entrada Isolante Fina agora funcionam da mesma maneira que a opção Terminal de Circuito do AC/DC Module.

Modelos de Mobilidade Dependentes do Campo

Os modelos dependentes do campo agora estão disponíveis. Eles permitem que a mobilidade dos orifícios e elétrons diminua de acordo com um modelo empírico. Agora, há dois modelos dependentes do campo à disposição: Caughey-Thomas e superfície de Lombardi. O modelo de Caughey-Thomas é amplamente aplicável para todos os tipos de dispositivos semicondutores. A mobilidade dos elétrons e orifícios é reduzida com o aumento do componente do campo elétrico paralelo ao fluxo de corrente. Isso inibe o fluxo de corrente em comparação ao caso de mobilidade constante. O modelo de superfície de Lombardi é aplicável na modelagem da variação na mobilidade nos arredores de superfícies, por exemplo, na entrada de um MOSFET.

  • Velocidade de deriva de elétron usando a mobilidade de Caughey-Thomas. No caso do silício, a velocidade de deriva começa a saturar por volta de 105[V/m]. Velocidade de deriva de elétron usando a mobilidade de Caughey-Thomas. No caso do silício, a velocidade de deriva começa a saturar por volta de 105[V/m].

Velocidade de deriva de elétron usando a mobilidade de Caughey-Thomas. No caso do silício, a velocidade de deriva começa a saturar por volta de 105[V/m].

Ionização Incompleta

As configurações de ionização dopante agora incluem uma nova opção para ionização incompleta. A temperaturas baixas no silício e à temperatura ambiente para semicondutores com ampla banda, nem todos os doares e receptores são ionizados. Nesses casos, a ionização dos doares e receptores deve ser computada em função da temperatura. A ionização dopante se dá em função das energias do doador e do receptor e de seus fatores de degeneração correspondentes. Uma opção definida pelo usuário é disponibilizada para permitir que o usuário especifique a razão de ionização diretamente como qualquer função.

Formulação Logarítmica Baseada em Elementos Finitos

Devido ao alto grau de não linearidade inerente às equações de deriva-difusão, as densidade numéricas de elétrons e orifícios podem ultrapassar 10 ordens de grandeza em uma distância muito pequena. Isso pode criar instabilidades numéricas quando usar o método dos elementos finitos, tal como no caso de concentrações negativas, por exemplo. Uma maneira de lidar com isso de um ponto de vista numérico é resolver o logaritmo da densidade numérica de elétrons e orifícios. Isso foi adicionado à interface Semiconductor como uma nova opção de discretização.

Condição de Contorno de Contato com Metal

A condição de contorno de Contato com Metal inclui as condições de contorno anteriores de Contato Schottky e Contato ôhmico. Esse recurso mais geral é um recurso de origem para o Contato Ôhmico (semicondutor altamente tratado com espessura de barreira desprezível) e o Contato Schottky (emissão termiônica para espessura de barreira grande) que são casos ideais de contatos metálicos. Os nomes das condições de contorno Contato Schottky e Contato Ôhmico foram alterados para Contato Schottky Ideal e Contato Ôhmico Ideal.

Criação de Malha Baseada na Física Para Simulações de Semicondutores

A criação de malha com base na física pode ser usada na interface Semiconductor. Uma malha finíssima é gerada automaticamente para Contato ôhmico, Entrada isolante fina e Contornos de Schottky. Assim, elimina-se a necessidade de criar manualmente sequências de malha com base nas configurações em seu modelo. Os padrões foram ajustados cuidadosamente para balancear precisão e velocidade. A criação de malha com base na física é o novo padrão e é recomendado para todos os modelos de semicondutores.

Configurações de Continuidade para Dopagem e Recursos Não-Lineares

A nova configuração de Continuidade permite mudar gradativamente parâmetros que podem ser usados para introduzir aos poucos quantidades no sistema de equações. Por exemplo, a concentração de dopagem ou a corrente termiônica podem ser lentamente ativadas, o que facilita a solução de modelos fortemente não lineares. A fim de usar essa configuração, deve-se usar a configuração de extensões de estudo e mudar gradativamente o parâmetro de continuação como parte das etapas de estudo pretendidas. As configurações de Continuação para introduzir, por exemplo, uma corrente termiônica no sistema oferecem três opções:

  • Sem continuação
  • Parâmetro de continuação da interface do usuário
  • Definido pelo usuário

A opção de parâmetro de continuação da interface do usuário vincula as configurações do estudo de Continuação a um parâmetro de continuação no nível da interface (Cp) definido no nó da interface Semiconductor. Isso permite que vários termos de equação aumentem gradativamente e ao mesmo tempo. A opção definido pelo usuário permite que você defina um parâmetro específico para a continuação da dopagem.

Novos Materiais Para a Biblioteca de Materiais

A biblioteca de materiais que vem com o Semiconductor Module agora inclui os novos materiais a seguir:

  • Al(x)Ga(1-x)As
  • GaN (wurtzita)
  • GaN (blenda)
  • GaP
  • GaSb
  • InAs
  • InP
  • InSb

Todas as marcas são propriedades das respectivas proprietárias. Veja a página COMSOL Trademarks

Multipropósito

Conteúdo

Optimization Module

Novos Solvers de Otimização

Dois novos solvers de otimização expandem o âmbito do Optimization Module. Um dos solvers (BOBYQA) é um método sem gradientes e pode ser aplicado a uma grande variedade de problemas de otimização, incluindo os que variam uma ou mais dimensões da geometria de um modelo CAD criado diretamente no COMSOL Multiphysics ou nos produtos LiveLink™. O outro solver (MMA) requer que as derivadas sejam calculadas e tem aplicações mais limitadas, mas, quando aplicável, é converge muito mais rápido.

Novo Solver de Otimização sem Gradientes: Bound Optimization by Quadratic Approximation (BOBYQA)

O novo método Bound Optimization by Quadratic Approximation (BOBYQA) é chamado de algoritmo de região de confiança sem derivadas. O método faz uso de uma aproximação quadrática da função objetivo que é valida na região em torno da iteração atual – a região de confiança. Esse solver é muito eficiente porque requer menos avaliações da função objetivo do que os solvers de otimização sem gradientes da geração anterior. O método suporta os assim chamados limites simples, mas não restrições gerais, e deve superar o desempenho dos métodos de Nelder-Mead e de Busca por Coordenadas à medida que cresce o número de variáveis de controle. Em resumo, os métodos sem gradientes a seguir estão disponíveis no COMSOL versão 4.4:

  • Busca por coordenadas
  • Monte Carlo
  • Nelder-Mead
  • BOBYQA

Pode-se acessar esses métodos de otimização a partir do tipo de estudo de Otimização. Os parâmetros de controle não se limitam às dimensões geométricas, mas podem representar praticamente qualquer quantidade em um modelo, inclusive parâmetros que controlam a malha.

  • Otimização dimensional usando um solver de otimização sem gradientes. Otimização dimensional usando um solver de otimização sem gradientes.

Otimização dimensional usando um solver de otimização sem gradientes.

Novo Solver de Otimização com Baseado em Gradientes: Método das Assíntotas Móveis (MMA)

O Método das Assíntotas Móveis (MMA) é um solver de otimização com base em gradientes escrito pelo Professor K. Svanberg do Royal Institute of Technology em Estocolmo, Suécia. Ele foi desenvolvido com a otimização da topologia em mente. O método é chamado de GCMMA na literatura e está disponível no Optimization Module pelo nome de MMA.

Em resumo, os métodos com base em gradientes a seguir estão disponíveis no COMSOL versão 4.4:

  • SNOPT
  • MMA
  • Levenberg-Marquardt

Particle Tracing Module

Cálculo Eficiente de Interações Partícula-Campo e Fluido-Partícula

Agora, uma nova abordagem para modelar interações partícula-campo e fluido-partícula está disponível. Nessa abordagem, a trajetória das partículas é calculada usando uma etapa de estudo dependente do tempo e os campos no meio circundante são calculados usando uma etapa de estudo estacionária. Essas duas etapas são repetidas até obter uma solução auto-consistente para a trajetória das partículas e os campos circundantes. Esse procedimento diminui em grande medida o número de partículas de modelo necessárias para modelar sistemas que operam em condições de regime permanente, como feixes de partículas carregadas. Com a nova abordagem, é fácil quantificar a difusão de feixes que ocorre devido a seu auto-potencial.

  • Um feixe de elétrons diverge devido a sua própria carga espacial. O formato do envelope de feixes depende da carga e da massa das partículas, da corrente de entrada e da velocidade inicial das partículas. Aqui, a cor da trajetória das partículas representa o deslocamento radial de cada partícula partindo de sua posição inicial, a cor da fatia representa o auto-potencial do feixe, e as setas amarelas indicam a força elétrica que atua sobre o feixe devido a seu auto-potencial. Um feixe de elétrons diverge devido a sua própria carga espacial. O formato do envelope de feixes depende da carga e da massa das partículas, da corrente de entrada e da velocidade inicial das partículas. Aqui, a cor da trajetória das partículas representa o deslocamento radial de cada partícula partindo de sua posição inicial, a cor da fatia representa o auto-potencial do feixe, e as setas amarelas indicam a força elétrica que atua sobre o feixe devido a seu auto-potencial.

Um feixe de elétrons diverge devido a sua própria carga espacial. O formato do envelope de feixes depende da carga e da massa das partículas, da corrente de entrada e da velocidade inicial das partículas. Aqui, a cor da trajetória das partículas representa o deslocamento radial de cada partícula partindo de sua posição inicial, a cor da fatia representa o auto-potencial do feixe, e as setas amarelas indicam a força elétrica que atua sobre o feixe devido a seu auto-potencial.

Nas configurações da interface Charged Particle Tracing, a mudança de Tipo de Liberação para Estático faz com que todos os recursos de liberação ofereçam uma corrente de partículas carregadas especificada. À semelhança, na interface Particle Tracing for Fluid Flow, a mudança de Tipo de Liberação para Estático faz com que todos os recursos de liberação ofereçam uma taxa de fluxo de massa especificada. Depois disso, os recursos Particle Field Interaction ou Fluid Particle Interaction calculam a carga espacial ou a densidade de força exercida pelas partículas.

Configuração dos Solvers

Novos nós de solver estão disponíveis para calcular a interação auto-consistente entre partículas e campos. A adição dos nós For e End For a uma sequência de Solver permite que uma parte da sequência seja executada em loop contínuo. Essa abordagem permite calcular a trajetória das partículas com um solver dependente do tempo e os campos com um solver estacionário.

  • Essa é uma extensão do modelo de lente magnética, onde o feixe eletrônico cria seu próprio auto-potencial que inibe a capacidade de focalizar o feixe. A fatia ilustra o potencial elétrico criado pelo feixe eletrônico. Essa é uma extensão do modelo de lente magnética, onde o feixe eletrônico cria seu próprio auto-potencial que inibe a capacidade de focalizar o feixe. A fatia ilustra o potencial elétrico criado pelo feixe eletrônico.

Essa é uma extensão do modelo de lente magnética, onde o feixe eletrônico cria seu próprio auto-potencial que inibe a capacidade de focalizar o feixe. A fatia ilustra o potencial elétrico criado pelo feixe eletrônico.

Liberando Partículas em um Cone

Agora é possível especificar a velocidade inicial de partículas liberadas em um cone com um ângulo especificado pelo usuário entre 0 e 180 graus.

  • Ao usar os recursos Liberação de Grade ou Liberação, uma nova opção, Velocidade constante, cone é disponibilizada nas configurações de Velocidade inicial.
  • Pode-se especificar a velocidade inicial das partículas, a direção do eixo do cone e o ângulo do cone.
  • Com a liberação de partículas em um cone, agora é muito mais fácil criar modelos que envolvem jatos ou pulverizações de partículas entrando.
  • Pode-se pensar na configuração Velocidade constante, cone como uma generalização da Velocidade constante, hemisférica e Velocidade constante, configurações esféricas, as últimas duas correspondendo aos casos especiais de um cone de 90 graus e um cone de 180 graus.

  • As partículas são injetadas a partir de um sistema de injetores em uma câmara CVD com um ângulo cônico de 15 graus. A princípio, elas têm inércia o suficiente para seguir sua trajetória original, mas, em última análise, a força de arrasto assume o controle e as partículas começam a seguir o gás ambiente para fora da porta de escape. As partículas são injetadas a partir de um sistema de injetores em uma câmara CVD com um ângulo cônico de 15 graus. A princípio, elas têm inércia o suficiente para seguir sua trajetória original, mas, em última análise, a força de arrasto assume o controle e as partículas começam a seguir o gás ambiente para fora da porta de escape.

As partículas são injetadas a partir de um sistema de injetores em uma câmara CVD com um ângulo cônico de 15 graus. A princípio, elas têm inércia o suficiente para seguir sua trajetória original, mas, em última análise, a força de arrasto assume o controle e as partículas começam a seguir o gás ambiente para fora da porta de escape.

Estatísticas para cada Recurso de Liberação

O número total de partículas liberadas por dado recurso de liberação agora é disponibilizado como variável para uso em equações e para avaliação durante o processamento dos resultados. Isso proporciona um meio conveniente de acompanhar o número de partículas liberadas por cada recurso, mesmo quando estiver usando uma posição inicial Com base na malha.

Contadores de Colisões Elásticas

Agora é possível contar o número de colisões elásticas entre uma partícula de modelo e partículas do gás ambiente e, para isso, basta marcar uma caixa de seleção.

  • Nas configurações do recurso Força da Colisão Elástica, quando o Modelo de Colisão for definido como Monte Carlo, uma nova seção, Estatísticas da Colisão, é disponibilizada.
  • Na seção Estatísticas da Colisão, a marcação da caixa de seleção Contar Colisões introduzirá um novo grau de liberdade para cada partícula, ao qual soma-se um toda vez que ocorre uma colisão elástica.
  • A variável introduzida pela caixa de seleção Contar Colisões aplica-se somente a um recurso Força da Colisão Elástica específico. Isso significa que é possível contar separadamente as colisões de uma partícula de modelo com muitas espécies ambientes diferentes.

  • Gráfico da trajetória de íons de Argônio em um tubo. Toda vez que eles sofrem uma colisão elástica com o gás ambiente, o vetor de velocidade deles muda. A cor representa o número de vezes que um íon colidiu com o gás ambiente. Gráfico da trajetória de íons de Argônio em um tubo. Toda vez que eles sofrem uma colisão elástica com o gás ambiente, o vetor de velocidade deles muda. A cor representa o número de vezes que um íon colidiu com o gás ambiente.

Gráfico da trajetória de íons de Argônio em um tubo. Toda vez que eles sofrem uma colisão elástica com o gás ambiente, o vetor de velocidade deles muda. A cor representa o número de vezes que um íon colidiu com o gás ambiente.

Novo Modelo de Arrasto – Haider-Levenspiel

Uma nova opção está disponível para calcular a força de arrasto para partículas não esféricas. O modelo matemático usado é semelhante à opção Schiller-Naumann, exceto pelo fato de que a esfericidade das partículas é levada em conta. Partículas não esféricas geralmente resultam em maior arrasto do que partículas esféricas.

Reinicialização das Variáveis Auxiliares Dependentes

Os recursos Reinicialização da Velocidade e Força da Colisão Elástica agora podem reinicializar variáveis auxiliares dependentes sempre que ocorrer uma reinicialização da velocidade.

  • Nas configurações do recurso Reinicialização da Velocidade, uma nova seção, Novo Valor de Variáveis Auxiliares Dependentes, está disponível.
  • A reinicialização pode ser ativada ou desativada à parte para cada variável.
  • A seção Novo Valor de Variáveis Auxiliares Dependentes também está disponível nas configurações do recurso Força da Colisão Elástica quando o Modelo de Colisão é definido como Monte Carlo.
  • Use essa seção para reinicializar variáveis auxiliares toda vez que ocorrer uma colisão. * Em modelos em 2D e 2D axissimétrico, o componente de velocidade fora do plano também pode ser reinicializado.
  • Como consequência, quando o Modelo de Colisão é definido como Monte Carlo em geometrias em 2D e 2D axissimétrico, agora os resultados são tão precisos quanto os de modelos totalmente em 3D.

  • Visualizar figura »
  • Gráfico de íons em um acelerador de partículas. Variáveis auxiliares dependentes podem ser usadas para monitorar o tempo de permanência e a distância percorrida pelos íons. Aqui, a cor representa o tempo de permanência, que é restaurado para zero quando as partículas chegam a certa posição. Gráfico de íons em um acelerador de partículas. Variáveis auxiliares dependentes podem ser usadas para monitorar o tempo de permanência e a distância percorrida pelos íons. Aqui, a cor representa o tempo de permanência, que é restaurado para zero quando as partículas chegam a certa posição.

Gráfico de íons em um acelerador de partículas. Variáveis auxiliares dependentes podem ser usadas para monitorar o tempo de permanência e a distância percorrida pelos íons. Aqui, a cor representa o tempo de permanência, que é restaurado para zero quando as partículas chegam a certa posição.

Operadores Mínimo, Máximo e Médio

Os operadores mínimo, máximo e médio agora estão disponíveis para as partículas. Esses operadores permitem que usar o seguinte nas equações, como condições de parada, ou durante o processamento dos resultados:

  • Valor mínimo de uma variável, avaliado sobre todas as partículas
  • Valor máximo de uma variável, avaliado sobre toda as partículas
  • Valor médio de uma variável, avaliado sobre todas as partículas

Essas variáveis normalmente evoluem com o tempo e podem ser usadas, por exemplo, em condições de parada para terminar a simulação quando a energia cinética média das partículas chega a algum limite. Elas foram adicionadas às fórmulas newtoniana e lagrangiana.

Novo Modelo - Divergência de Feixes Eletrônicos

Ao modelar a propagação de feixes de partículas carregadas em correntes de alta intensidade, a força da carga espacial gerada pelo feixe afeta significativamente a trajetória das partículas carregadas. Perturbações nessa trajetórias, por sua vez, afetam a distribuição da carga espacial. A interface Charged Particle Tracing inclui um procedimento iterativo para calcular com eficiência a trajetória de partículas fortemente acopladas e o campo elétrico em sistemas que operam em condições de regime permanente. Esse procedimento diminui o número necessário de partículas de modelo em várias ordens de grandeza em comparação a métodos com base na modelagem explícita de interações de Coulomb entre as partículas dos feixes. Um estudo de refinamento da malha confirma que a solução concorda com a expressão analítica para o formato de um envelope de feixes não relativístico e paraxial.

Este modelo requer o Particle Tracing Module e o AC/DC Module.

  • Um feixe de elétrons diverge devido a sua própria carga espacial. O formato do envelope de feixes depende da carga e da massa das partículas, da corrente de entrada e da velocidade inicial das partículas. Aqui, a cor da trajetória das partículas representa o deslocamento radial de cada partícula partindo de sua posição inicial, a cor da fatia representa o auto-potencial do feixe, e as setas amarelas indicam a força elétrica que atua sobre o feixe devido a seu auto-potencial. Um feixe de elétrons diverge devido a sua própria carga espacial. O formato do envelope de feixes depende da carga e da massa das partículas, da corrente de entrada e da velocidade inicial das partículas. Aqui, a cor da trajetória das partículas representa o deslocamento radial de cada partícula partindo de sua posição inicial, a cor da fatia representa o auto-potencial do feixe, e as setas amarelas indicam a força elétrica que atua sobre o feixe devido a seu auto-potencial.

Um feixe de elétrons diverge devido a sua própria carga espacial. O formato do envelope de feixes depende da carga e da massa das partículas, da corrente de entrada e da velocidade inicial das partículas. Aqui, a cor da trajetória das partículas representa o deslocamento radial de cada partícula partindo de sua posição inicial, a cor da fatia representa o auto-potencial do feixe, e as setas amarelas indicam a força elétrica que atua sobre o feixe devido a seu auto-potencial.

Novo Modelo - Parâmetro de Comparação da Velocidade de Deriva Iônica

The drift velocity of Ar+ is calculated using a Monte Carlo simulation in which the elastic collisions of argon ions with ambient neutrals are explicitly modeled. The model uses data from energy-dependent collision cross-section experiments. The average ion velocity values are consistent with the experimental data over a wide range of reduced electric field magnitudes. This agreement suggests that Monte Carlo simulations of elastic collisions between particles may be applied to a wide variety of devices.

  • Um conjunto de partículas em um campo elétrico uniforme movendo-se através de um tubo. A cor representa a grandeza da velocidade das partículas. Apesar de os íons terem velocidades substancialmente diferentes, a velocidade média das partículas coincide com os dados experimentais. Um conjunto de partículas em um campo elétrico uniforme movendo-se através de um tubo. A cor representa a grandeza da velocidade das partículas. Apesar de os íons terem velocidades substancialmente diferentes, a velocidade média das partículas coincide com os dados experimentais.

Um conjunto de partículas em um campo elétrico uniforme movendo-se através de um tubo. A cor representa a grandeza da velocidade das partículas. Apesar de os íons terem velocidades substancialmente diferentes, a velocidade média das partículas coincide com os dados experimentais.

Novo Modelo - Funil de Íons

Esse modelo investiga o efeito da focalização de um funil de íons eletrodinâmico. Graças à sua capacidade de operar a pressões de gás ambiente elevadas, os funis de íons geralmente são usados para acoplar dispositivos como espectrômetros de mobilidade iônica e espectrômetros de massa, melhorando assim a sensibilidade desses dispositivos. O modelo usa uma configuração de Colisão de Monte Carlo para modelar a interação de íons com o gás ambiente neutro.

Este modelo requer o Particle Tracing Module e o AC/DC Module.

  • Uma fatia através do funil de íons onde a superfície colorida representa a soma do potencial de CA e CC em um ângulo de fase de zero grau. A marcação da trajetória das partículas também é ilustrada. À medida que elas se movem através do sistema, são focalizadas pelos eletrodos. A evolução no tempo das partículas através do funil é indicada pelas diferentes cores das partículas. Inicialmente, as partículas são representadas em cinza. As partículas vermelhas ilustram a posição 0,1 ms mais tarde. As partículas pretas ilustram a localização 0,2 ms depois da liberação inicial e assim por diante. Por fim, depois de 0,6 ms, as partículas são focalizadas em uma região muito pequena ilustrada em amarelo. Uma fatia através do funil de íons onde a superfície colorida representa a soma do potencial de CA e CC em um ângulo de fase de zero grau. A marcação da trajetória das partículas também é ilustrada. À medida que elas se movem através do sistema, são focalizadas pelos eletrodos. A evolução no tempo das partículas através do funil é indicada pelas diferentes cores das partículas. Inicialmente, as partículas são representadas em cinza. As partículas vermelhas ilustram a posição 0,1 ms mais tarde. As partículas pretas ilustram a localização 0,2 ms depois da liberação inicial e assim por diante. Por fim, depois de 0,6 ms, as partículas são focalizadas em uma região muito pequena ilustrada em amarelo.

Uma fatia através do funil de íons onde a superfície colorida representa a soma do potencial de CA e CC em um ângulo de fase de zero grau. A marcação da trajetória das partículas também é ilustrada. À medida que elas se movem através do sistema, são focalizadas pelos eletrodos. A evolução no tempo das partículas através do funil é indicada pelas diferentes cores das partículas. Inicialmente, as partículas são representadas em cinza. As partículas vermelhas ilustram a posição 0,1 ms mais tarde. As partículas pretas ilustram a localização 0,2 ms depois da liberação inicial e assim por diante. Por fim, depois de 0,6 ms, as partículas são focalizadas em uma região muito pequena ilustrada em amarelo.

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CAD Import Module e Produtos LiveLink para CAD

Atualização do Kernel de Geometria do CAD Import Module

O CAD Import Module e os produtos LiveLink para CAD usam o kernel de geometria Parasolid® da Siemens PLM para operações de modelagem de sólidos, reparo de geometrias e desfiguração (sem esses produtos, um kernel de modelagem de geometria nativo da COMSOL® é usado). O CAD Import Module lançado com a versão 4.4 do COMSOL® inclui uma versão atualizada do kernel Parasolid® e, como resultado, vários problemas de estabilidade foram resolvidos, tornando a importação de modelos CAD e as operações com sólidos mais robustas.

  • Um modelo de braço de guindaste importado com o CAD Import Module e com a malha posteriormente criada no COMSOL. Um modelo de braço de guindaste importado com o CAD Import Module e com a malha posteriormente criada no COMSOL.

Um modelo de braço de guindaste importado com o CAD Import Module e com a malha posteriormente criada no COMSOL.

LiveLink for SOLIDWORKS®

Expandindo a funcionalidade que sincroniza seleções com base em atribuições de materiais do projeto CAD no SOLIDWORKS®, a interface LiveLink agora suporta seleções definidas pelo usuário. Trabalhando na recém-adicionada interface Selections do COMSOL® no SolidWorks, é possível definir seleções que são sincronizadas com o modelo COMSOL®. Pode-se optar por sincronizar seleções para corpos, faces, bordas ou pontos, que se tornam seleções no modelo quando o projeto é sincronizado com o COMSOL Desktop®. A configuração de um modelo torna-se mais eficiente já que também pode-se criar seleções a partir de recursos do Construtor de Modelos ou de componentes de um conjunto.

LiveLink for Inventor®

A sincronização da geometria entre o Inventor® e o COMSOL agora também engloba a sincronização de seleções de material. As seleções que contêm objetos geométricos sincronizados (corpos) são criadas no COMSOL com base nas definições de material do projeto CAD. As seleções tiram seus nomes do nome do material no Inventor®. Utilize essas seleções como entrada para recursos geométricos que exijam seleções de objeto ou para quaisquer definições de modelo, físicas ou configurações de material que exijam seleções de domínio. O nó LiveLink contém uma tabela com uma lista das seleções sincronizadas.

ECAD Import Module

Importação de ODB++

Ao implementar a importação do formato ODB++, a funcionalidade do ECAD Import Module passa a incluir suporte a um dos formatos mais populares para transferir dados de placa de circuito impresso (PCB). Usando esse novo recurso de importação, agora é possível extrair dados geométricos de um arquivo ODB++ e usá-los para criar uma geometria da PCB para simulação no COMSOL Multiphysics. A importação de geometrias no ECAD Import Module agora suporta também as extensões de arquivo .zip, .tar, .tgz, .gz e .Z para o formato de arquivo ODB++.

O suporte à implementação do formato ODB++ foi proporcionado pela Mentor Graphics Corporation de acordo com os Termos e Condições Gerais da Parceria para Desenvolvimento de Soluções ODB++ (http://www.odb-sa.com/). ODB++ é uma marca registrada da Mentor Graphics Corporation.

  • O COMSOL agora suporta o formato de arquivo ODB++&trade;, para importar tais arquivos e realizar análises nos componentes de PCB que eles representam. O COMSOL agora suporta o formato de arquivo ODB++, para importar tais arquivos e realizar análises nos componentes de PCB que eles representam.

O COMSOL agora suporta o formato de arquivo ODB++, para importar tais arquivos e realizar análises nos componentes de PCB que eles representam.

LiveLink for Excel®

Conectando-se a um servidor COMSOL®

Com uma Licença de Rede Flutuante, o LiveLink for Excel® agora permite que as computações ocorram em um computador diferente executando um Servidor COMSOL®. Além disso, em vez de exibir os gráficos pelo servidor COMSOL®, pode-se configurar opcionalmente o LiveLink for Excel® para trabalhar com o COMSOL Desktop, fazendo com que o Excel® e o COMSOL Desktop® se conectem ao mesmo COMSOL®. Qualquer mudança realizada em um modelo a partir do COMSOL Desktop® pode ser aplicada ao modelo aberto pelo LiveLink e vice-versa.

  • Com uma Licença de Rede Flutuante, o LiveLink&trade; for Excel&reg; agora pode se conectar a um Servidor COMSOL&reg; em execução em outro computador Com uma Licença de Rede Flutuante, o LiveLink for Excel® agora pode se conectar a um Servidor COMSOL® em execução em outro computador

Com uma Licença de Rede Flutuante, o LiveLink for Excel® agora pode se conectar a um Servidor COMSOL® em execução em outro computador

Exportação de Propriedades de Materiais que Depende do Campo

A exportação de propriedades materiais armazenadas em um arquivo Excel® para uma biblioteca de materiais no COMSOL® agora inclui a exportação de propriedades dependentes do campo. Isso inclui, por exemplo, propriedades dependentes da temperatura, e propriedades materiais como a curva B-H.

Varreduras Paramétricas

Agora pode-se extrair a lista de valores de parâmetro para uma varredura a uma série de células em uma planilha. Também é possível editar os valores de parâmetro e atualizar o modelo com os novos valores.

LiveLink for MATLAB®

Nova Funcionalidade Cliente/Servidor

A versão 4.4 inclui uma arquitetura cliente/servidor totalmente nova que minimiza o cabeçalho de comunicação entre um cliente COMSOL® e um servidor COMSOL®. Isso leva a um desempenho significativamente melhor, em especial quando o cliente COMSOL® e o servidor COMSOL® estão sendo executados em computadores diferentes, mas também para conexões com LiveLink for MATLAB®. A execução de um servidor COMSOL® em um computador diferente requer uma Licença de Rede Flutuante. A nova arquitetura também permite várias conexões com um servidor. O acesso simultâneo a um modelo a partir do COMSOL Desktop® e do MATLAB® permitirá acessar qualquer configuração em um modelo a partir de qualquer ambiente. Isso agiliza o fluxo de trabalho e agora é possível usar o MATLAB® como linguagem macro para fazer atualizações ou extrair resultados do modelo e, ao mesmo tempo, ter o conforto de poder visualizar as configurações do modelo e os resultados no COMSOL Desktop®.

  • O LiveLink&trade; for MATLAB&reg; tira proveito da nova funcionalidade cliente/servidor na versão 4.4. O LiveLink for MATLAB® tira proveito da nova funcionalidade cliente/servidor na versão 4.4.

O LiveLink for MATLAB® tira proveito da nova funcionalidade cliente/servidor na versão 4.4.

Exportação de Dados de Gráfico para Representação Gráfica Posterior

A exportação de dados de gráfico usando o comando mphplot para uma estrutura de dados agora é suportado para todos os tipos de gráfico. Isso permite a representação gráfica posterior dos dados, e a possibilidade de representar graficamente dados adicionais junto com a estrutura de dados exportada.

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