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Novità COMSOL Multiphysics® versione 6.2

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Aggiornamenti Wave Optics Module

Per gli utenti del Wave Optics Module, la versione 6.2 di COMSOL Multiphysics® introduce miglioramenti delle prestazioni dell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements, nuove condizioni al contorno di impedenza e un tutorial che descrive la propagazione delle onde nei cristalli liquidi. Per approfondire questi aggiornamenti, continuate a leggere.

Miglioramenti delle prestazioni per l'interfaccia Waves Electromagnetic, Boundary Elements

Nelle impostazioni dell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements è ora possibile selezionare i piani di simmetria per ridurre i tempi di calcolo. Le impostazioni di simmetria controllano anche i calcoli di campo lontano e la meshatura controllata dalla fisica. Il nuovo modello RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method (RF) mostra questa funzionalità.

Inoltre, le simulazioni con il metodo degli elementi al contorno (BEM) sui cluster sono fino a 2.5 volte più veloci rispetto alle versioni precedenti. Se si include anche l'effetto della riduzione del modello utilizzando un piano di simmetria, i tempi di simulazione sono fino a 4 volte più veloci. Inoltre, il bilanciamento del carico e della memoria per i modelli BEM in esecuzione su cluster è stato notevolmente migliorato.

Un modello di aereo che mostra la sezione trasversale del radar bistatico nella tabella dei colori Thermal Wave.
Calcolo della sezione trasversale radar (RCS) bistatica in proiezione frontale, utilizzando un modello di dimensioni dimezzate supportato da un piano di simmetria di un conduttore magnetico perfetto (PMC).

Funzionalità nuove e migliorate nell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements

All'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements sono state aggiunte la Impedance Boundary Condition e la Layered Impedance Boundary Condition. Queste condizioni al contorno gestiscono rispettivamente i domini esterni metallici e i domini esterni metallici ricoperti da una struttura a strati. Questa nuova aggiunta è visibile nel tutorial Modeling of Dipole Antenna Array Using the Boundary Element Method.

La funzione predefinita, Wave Equation, Electric, include ora tutte le opzioni standard del Electric displacement field model, come la Relative permittivity, il Refractive index, la Dielectric loss, ecc. Questo semplifica l'uso di diversi materiali, supportando diversi modelli di materiali.

L'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics mostra il Model Builder con il nodo Impedance Boundary Condition evidenziato, la finestra Settings corrispondente e un modello di antenna a dipolo nelle finestre Graphics.
Per caratterizzare le superfici metalliche di un array di antenne a dipolo con conduttività finita, si applica la Impedance Boundary Condition.

Vedi esempio

Propagazione delle onde attraverso i cristalli liquidi

Un nuovo modello tutorial dimostra la capacità di commutazione di una cella di visualizzazione a cristalli liquidi (LC) in una configurazione di commutazione in-plane (IPS). Il modello di Oseen-Frank viene utilizzato per risolvere la distribuzione della direttrice LC (asse ottico) quando viene applicato un campo elettrico statico. Per definire l'equazione di Oseen-Frank si utilizza un'interfaccia basata su equazioni, mentre per risolvere la distribuzione del potenziale elettrico si utilizza l'interfaccia Electrostatics. Per il materiale LC anisotropo disomogeneo dato, viene eseguita una simulazione a onda completa utilizzando l'interfaccia Electromagnetic Waves, Frequency Domain.

Un modello a cristalli liquidi nematici che mostra la distribuzione del potenziale elettrico nella tabella dei colori Thermal Wave e il campo elettrico con un grafico a linee di flusso nella tabella dei colori Thermal.
Le frecce mostrano la distribuzione della direttrice del cristallo liquido nematico (asse ottico). I colori rappresentano la distribuzione del potenziale elettrico e le linee di flusso il campo elettrico.

Campo di input della direzione dell'onda incidente per fasci gaussiani

Quando si utilizza l'opzione di input Gaussian beam nelle funzioni Scattering Boundary Condition e Matched Boundary Condition dell'interfaccia Electromagnetic Waves, Beam Envelopes, è disponibile un nuovo campo di input Incident wave direction. Questo campo di input specifica la direzione di propagazione principale del fascio gaussiano incidente, consentendo una maggiore flessibilità quando si specificano fasci gaussiani in ingresso con distribuzioni complesse e disomogenee del vettore d'onda nel nodo dell'interfaccia.

Vedi esempio

Conducibilità elettrica aggiunta ai modelli di dispersione Drude-Lorentz e Debye

I modelli di dispersione di Drude-Lorentz e Debye hanno ora una maggiore flessibilità, consentendo l'inserimento separato della conduttività elettrica.

Vedi esempio

Elementi di ordine superiore

In questa versione è possibile utilizzare elementi curl fino al settimo ordine nelle interfacce Electromagnetic Waves, Frequency Domain e Electromagnetic Waves, Transient.

Vedi esempio

Simmetria ciclica per Periodic Condition

Cyclic symmetry è stata aggiunta come opzione di periodicità alla funzione Periodic Condition. Questa opzione consente di eseguire simulazioni di un settore di un modello completo a simmetria ciclica anziché del modello completo, riducendo i tempi di calcolo.

L'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics mostra il Model Builder con il nodo Periodic Condition evidenziato, la finestra Settings corrispondente con l'opzione Cyclic symmetry periodicity selezionata e i dipoli elettrici disposti ciclicamente nella finestra Graphics.
Campo elettrico in direzione radiale per dipoli elettrici disposti ciclicamente. Il grafico di sinistra mostra la soluzione completa, mentre il grafico centrale mostra una rivoluzione completa dei risultati della simulazione per un solo settore (il grafico più a destra). Nel grafico centrale è stato utilizzato un set di dati settoriali per la generazione dei dati.

Mesh controllate dalla fisica nel dominio del tempo

Le interfacce per il dominio del tempo, Electromagnetic Waves, Transient ed Electromagnetic Waves, Time Explicit, forniscono ora suggerimenti per la mesh controllata dalla fisica in base al contenuto di frequenza o lunghezza d'onda di una simulazione. I seguenti tutorial illustrano questo nuovo aggiornamento:

L'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics mostra il Model Builder con il nodo Mesh evidenziato, la finestra Settings corrispondente con l'opzione di dimensione dell'elemento mesh di frequenza selezionata e un modello di antenna a doppia banda nella finestra Graphics.
La dimensione massima della mesh è determinata dalla frequenza di interesse primario.

Fattore di array uniforme esagonale

Il fattore di array esagonale uniforme stima rapidamente il pattern di campo lontano di array di antenne su una griglia triangolare. Nella versione 6.2, le matrici di antenne esagonali offrono un minor numero di sidelobes, prestazioni più robuste con una migliore risoluzione, un minor rumore spaziale e una copertura più ampia.

Due modelli di antenna esagonale uniforme che mostrano il modello di campo lontano nella tabella dei colori Thermal Wave.
Un array di antenne a 169 elementi può essere stimato rapidamente da un modello a celle unitarie periodiche combinato con il nuovo fattore di array esagonale uniforme.

Variabili di norma istantanea per grandezze vettoriali

Esistono nuove variabili che possono essere aggiunte nella forma phys.normXi = sqrt(real(Xx)^2+real(Xy)^2+real(Xz)^2), dove phys è un nome di riferimento per qualsiasi tag di fisica, come ewfd, e X è un nome di riferimento per una grandezza fisica, come un campo elettrico (E), un campo magnetico (H), ecc. Queste variabili sono particolarmente utili quando si visualizzano le onde vettoriali armoniche nel tempo.

 
La norma istantanea della densità di corrente superficiale (a sinistra) su una superficie metallica curva fornisce una visualizzazione più dinamica del comportamento delle onde rispetto alla definizione convenzionale della norma (a destra).

Impedenza superficiale definita dall'utente

Nella funzione Impedance Boundary Condition e nella funzione Layered Impedance Boundary Condition è ora possibile inserire direttamente l'impedenza della superficie. In precedenza, l'impedenza di superficie veniva calcolata indirettamente dalle proprietà del materiale definite sul contorno o nelle impostazioni della funzione. Questo semplifica il processo di modellazione per i problemi in cui è meno importante utilizzare i materiali reali per la modellazione del dominio esterno.

Vedi esempio

Aggiornamenti della libreria dei materiali ottici

Nella libreria di materiali Optical, disponibile nel Ray Optics Module e nel Wave Optics Module, sono stati aggiunti più di 90 nuovi vetri della CDGM Glass Co. I nuovi vetri contengono tutte le proprietà necessarie per eseguire analisi delle prestazioni strutturali-termo-ottiche (STOP).

Nuovi tutorial

La versione 6.2 di COMSOL Multiphysics® introduce i seguenti nuovi tutorial nel Wave Optics Module.

In-Plane Switching of a Liquid Crystal Cell

Un modello a cristalli liquidi nematici che mostra la distribuzione del potenziale elettrico nella tabella di colori Dipole e il campo elettrico con un grafico a linee di flusso nella tabella di colori Thermal.
Le frecce mostrano la distribuzione della direttrice del cristallo liquido nematico (asse ottico). I colori rappresentano la distribuzione del potenziale elettrico e le linee di flusso il campo elettrico.

Titolo in Application Library:
in_plane_switching_liquid_crystal_cell
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Metasurface Beam Deflector

Un modello di deflettore a metasuperficie che mostra la deviazione del fascio nella tabella dei colori Wave.
Tre periodi di un deflettore di travi metasuperficiali. La struttura stessa è un array ripetuto di sei montanti (metaelementi). L'onda è normalmente incidente dal basso e rifratta in modo anomalo nella direzione superiore destra.

Titolo in Application Library:
metasurface_beam_deflector
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RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method

Modello di sfera metallica che mostra il campo elettrico di un'onda incidente nella tavola dei colori Thermal Wave.
Il campo elettrico di un'onda incidente, dispersa attorno a una sfera metallica. È necessario meshare solo il contorno della sfera, poiché il problema viene risolto utilizzando l'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements.

Titolo in Application Library:
rcs_sphere_bem
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Simulation of Metal–Air Surface Plasmon Polariton Propagation and Dispersion

Un modello d'onda di plasmon polariton superficiale che mostra la propagazione dell'onda nella tabella dei colori Wave.
Un'onda di plasmoni polaritoni di superficie (SPP) che si propaga lungo l'interfaccia tra un dominio d'aria (a sinistra) e un dominio d'argento (a destra).

Titolo in Application Library:
metal_air_surface_plasmon_polariton
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Waveguide S-Bend

Due modelli di onde guidate che mostrano la propagazione lungo una curva a S nella tavola dei colori Prism.
Un'onda guidata che si propaga lungo una curva a S. Il grafico di sinistra mostra i risultati ottenuti risolvendo l'interfaccia Electromagnetic Waves, Beam Envelopes, insieme alle interfacce General Form PDE che risolvono la fase in ingresso all'interfaccia Electromagnetic Waves, Beam Envelopes. Il grafico di destra mostra i risultati risolti con l'interfaccia Waves Electromagnetics, Frequency Domain.

Titolo in Application Library:
waveguide_s_bend
Download da Application Gallery