Destaques de lançamento do COMSOL 4.2a

Elevation data visualized for Mount St. Helens

Released October 14, 2011

A COMSOL construiu uma reputação sólida de inovação acelerada em simulação e análise multifísicas. Agora, a nova versão 4.2a se soma ao longo histórico de lançamentos bem-sucedidos do destacado pacote de produtos COMSOL Multiphysics. Com a inclusão de recursos para atender novas comunidades de engenheiros e cientistas, a COMSOL está criando uma plataforma de análises firmemente integrada de proporções inimagináveis até então. Principais novidades no lançamento da versão 4.2a:

Prospecção
magnética
é um método para
a exploração geológica
de jazidas de minério de ferro. A imagem ilustra uma simulação em que foram utilizados dados de terreno importados para representar a geometria subjacente. A prospecção magnética passiva conta com o mapeamento preciso de anomalias geomagnéticas locais. Este modelo estima a anomalia magnética para prospecções superficial e aérea calculando a magnetização induzida no minério de ferro devido ao campo magnético do solo.
Índice
Novos produtos

Módulo de Rastreamento de Partículas

O Módulo de Rastreamento de Partículas amplia a funcionalidade do ambiente do COMSOL Multiphysics para calcular a trajetória de partículas em um fluido ou campo eletromagnético, incluindo interações partícula-campo. Qualquer módulo complementar combina-se facilmente com o Módulo de Rastreamento de Partículas e dá acesso a ferramentas de modelagem adicionais e campos para governar o movimento de partículas.

Saiba mais
Particle Tracing Module
Esta simulação de escoamento
calcula a trajetória de partículas de quartzo
através de um dispositivo de mistura estático. Como as
partículas têm massa, apenas certa fração chega à saída. Essa fração, a probabilidade de transmissão, é calculada durante o pós-processamento.
Particle Tracing Module
Um espectrômetro de massa é utilizado para separar e identificar diferentes substâncias de uma amostra. As aplicações são inúmeras, incluindo engenharia de materiais e ciência ambiental. A imagem ilustra a simulação de um rastreamento de partículas com trajetórias de íons com diferentes pesos moleculares em um espectrômetro de massa quadripolar. Os campos elétricos apresentam componentes de CA e componentes de CC, sendo a combinação dos dois tipos essencial para o funcionamento do espectrômetro.

LiveLink™ for Creo™ Parametric

Com o novo LiveLink for Creo Parametric, o COMSOL Multiphysics integra-se com perfeição ao mais recente software de design da PTC®. Estabelecendo-se uma conexão associativa entre os dois aplicativos, a mudança de um atributo no modelo CAD atualiza automaticamente a geometria no COMSOL Multiphysics, ao mesmo tempo em que mantém as configurações físicas. Todos os parâmetros especificados no Creo Parametric podem ser ligados interativamente à sua geometria de simulação. Isso permite a simulação multifísica com varreduras paramétricas e a otimização do projeto em harmonia com o programa CAD. O LiveLink for Creo Parametric inclui todos os recursos do Módulo de Importação de CAD e permite importar e simplificar arquivos CAD de todos os principais pacotes CAD.

Saiba mais
LiveLink for SolidWorks

Biblioteca de modelos, animações e imagens

Agora, a extensa Biblioteca de Modelos do COMSOL Multiphysics pode ser acessada pela Interface de Janela Única incluída no LiveLink for SolidWorks. Animações e imagens podem ser criadas na Interface de Janela Única, e uma série de aprimoramentos de desempenho agilizam a sincronização de modelos grandes.

One Window Interface for LiveLink for SolidWorks
O LiveLink for SolidWorks agora permite criar animações e imagens por meio de sua Interface de Janela Única.
LiveLink for MATLAB

LiveLink for MATLAB

A nova versão do LiveLink for MATLAB inclui inúmeras otimizações para melhorar desempenho e gerenciamento da memória, bem como funções novas e atualizadas, incluindo uma interface do usuário para navegar pela Biblioteca de Modelos do COMSOL.

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One Window Interface for LiveLink for SolidWorks
Os novos tutoriais do LiveLink for MATLAB ensinam a combinar rapidamente o MATLAB com o COMSOL. Instruções passo a passo detalhadas encontram-se disponíveis nos formatos HTML e PDF

Novos Tutoriais

Cinco novos tutoriais da Biblioteca de Modelos ensinam a combinar com eficiência scripts do MATLAB com simulações do COMSOL Multiphysics. Esses modelos apresentam recursos exclusivos do LiveLink for MATLAB, como, por exemplo, extrair dados no prompt do MATLAB, executar modelos em laços "for" dentro do MATLAB, utilizar dados de soluções anteriores no MATLAB e chamar funções externas do MATLAB na área de trabalho do COMSOL:

  • Ativação e desativação de domínios Este modelo de um problema de transferência de calor dependente do tempo implementa o aquecimento a partir de regiões alternantes utilizando a ativação e a desativação de domínios.
  • Homogeneização em um reator químico Este modelo demonstra como simular um processo de homogeneização periódico em um modelo de reator químico dependente do espaço. Essa homogeneização remove gradientes de concentração do reator em um intervalo de tempo definido.
  • Transferência térmica convectiva com pseudo-periodicidade Este modelo simula a transferência de calor convectiva em um canal com água. Para diminuir os requisitos de memória, o modelo é solucionado repetidamente em uma seção pseudo-periódica do canal. Cada solução corresponde a uma seção diferente e, antes de cada etapa da solução, a temperatura no contorno de saída da solução anterior é mapeada no contorno de entrada.
  • Distribuição de temperatura em uma garrafa térmica Este exemplo soluciona a distribuição de temperatura dentro de uma garrafa térmica com café quente. O objetivo principal é demonstrar como usar as funções do MATLAB para definir as propriedades dos materiais e as condições de contorno.
  • Parametrização de geometria usando o LiveLink for SolidWorks Este exemplo demonstra a parametrização de geometria usando o LiveLink for SolidWorks e o LiveLink for MATLAB. O MATLAB é usado para criar laços aninhados que mudam os parâmetros de geometria e atualizam a geometria utilizando o LiveLink for SolidWorks. A mesma abordagem de modelagem também funciona com o LiveLink for AutoCAD, LiveLink for Creo Parametric, LiveLink for Pro/ENGINEER, LiveLink for Inventor e LiveLink for SpaceClaim.
LiveLink for SpaceClaim

LiveLink™ for SpaceClaim™

O LiveLink for SpaceClaim une modelagem direta e simulação multifísica em um ambiente intimamente integrado, permitindo concepções ideais e colaboração entre as equipes CAD e CAE.

A interface do LiveLink for SpaceClaim permite transferir uma geometria 3D do SpaceClaim para o COMSOL Multiphysics. A geometria sincronizada no modelo do COMSOL permanece associada à geometria no SpaceClaim. Isso significa que as configurações aplicadas à geometria, como configurações físicas ou de malha, são mantidas após sincronizações subsequentes. A interface do LiveLink também é bidirecional para que você possa iniciar uma mudança de geometria no SpaceClaim pelo modelo no COMSOL.

A versão mais nova aumentou o rendimento para sincronizar modelos CAD maiores.

One Window Interface for LiveLink for SolidWorks
A versão mais nova do LiveLink for Space Claim apresenta maior rendimento para sincronizar modelos CAD maiores.
Módulo de Importação de CAD

Módulo de Importação de CAD

O núcleo de geometria Parasolid® da Siemens PLM é agora o núcleo de geometria padrão para usuários de qualquer um dos produtos a seguir: Módulo de Importação de CAD, LiveLink for AutoCAD, LiveLink for Inventor, LiveLink for Pro/ENGINEER, LiveLink for Creo Parametric, LiveLink for SolidWorks, LiveLink for SpaceClaim.

O núcleo Parasolid permite operações de geometria mais avançadas, além de possibilitar a criação e a manipulação de modelos CAD complexos dentro do ambiente de modelagem geométrica nativo do COMSOL Multiphysics. Sem os produtos complementares, os usuários ainda podem criar modelos geométricos, mas com a funcionalidade do núcleo de geometria nativo do COMSOL.

A razão de escala automática agora está habilitadoa para manusear modelos CAD com escalas de comprimento amplamente diferentes, de nanodispositivos até montanhas.

CAD Import Module
Este tutorial de simulação estrutural utiliza a
técnica de submodelagem para solucionar com
precisão as concentrações de tensão em uma
roda automobilística. Em primeiro lugar, um
modelo global é solucionado para obter os deslocamentos, que são, então, utilizados como condições de contorno em um modelo local da região onde ocorrem as concentrações de tensão. O Módulo de Importação de CAD e certos produtos LiveLink permitem importar e reparar a geometria do modelo CAD original. Com o acréscimo desses produtos, a representação geométrica agora tem como padrão o núcleo Parasolid da Siemens PLM, que também é utilizado para criar geometrias desde sua concepção inicial. Isso permite o manuseio de objetos de geometria mais avançada.
Malha e geometria

Curvas de interpolação

Curvas de interpolação podem ser criadas a partir de dados x, y ou x, y, z tabulados em 2D e em 3D. Uma spline cúbica interpola ou aproxima os pontos informados – controlada por uma tolerância definida pelo usuário. Os dados podem ser carregados a partir de arquivos ou inseridos diretamente na janela de configurações da Curva de Interpolação. As curvas podem ser abertas, fechadas ou transformadas automaticamente em um objeto sólido. Esses objetos podem ser usados para a análise 2D ou extrudados, rotacionados e combinados para formar objetos 3D. As curvas de interpolação em 3D podem ser usadas como a geratriz de uma varredura geométrica ou para guiar e controlar a densidade de malha, bem como para fins de pós-processamento.

Interpolation Curves
A imagem ilustra um cálculo de resistência elétrica para um arame de cobre criado com uma varredura geométrica ao longo de uma curva de interpolação com dados x, y, z importados de um arquivo.

Copiar e colar objetos geométricos

Agora, é possível copiar e colar ou duplicar um ou mais objetos geométricos e operações no nó Geometry (Geometria) da árvore do Model Builder (Construtor de Modelos). Isso evita a reprodução de objetos geométricos ou sequências de operações geométricas complicadas e permite agilizar a criação e a parametrização de geometrias.

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Ampliação da criação de malha por varredura

Agora é possível utilizar a criação de malha por varredura entre superfícies particionadas. Uma superfície particionada em N segmentos pode ser extendida para uma superfície de M segmentos, onde N ≥ M. Em geral, é necessário que o particionamento da fonte (em faces) seja um refinamento do particionamento do destino.

A funcionalidade de geometria virtual foi generalizada para cobrir malhas por varredura para objetos geométricos com superfícies onde foram realizadas operações de geometria virtual.

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Interpolation Curves
Malha por varredura que vai de uma superfície particionada em 5 segmentos a uma superfície de 2 segmentos. Este novo recurso permite varreduras de malha entre superfícies particionadas de maneira diferente e possibilita malhas hexaédricas e prismáticas para uma classe maior de objetos estreitos.
Interpolation Curves
As curvas de interpolação estão disponíveis em 2D e em 3D. As curvas podem ser abertas, fechadas ou transformadas automaticamente em um objeto sólido. Esses objetos podem ser usados para a análise 2D ou extrudados, rotacionados e combinados para formar objetos 3D.

Reutilização de objetos geométricos parametrizados

Agora, é possível reutilizar objetos geométricos parametrizados entre simulações inserindo uma sequência geométrica a partirproveniente de um outro arquivo de modelo. A sequência geométrica na árvore do Model Builder (Construtor de Modelo) define os objetos geométricos e a sequência de operações usada para combiná-los em formatos compostos. Se a sequência geométrica contiver referências a funções ou parâmetros, estes também são inseridos no modelo.

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Cópia de malhas

A nova funcionalidade de copiar malhas possibilita copiar uma malha de uma superfície particionada para uma superfície semelhante usando a transformação de corpo rígido automática. Esta função é importante para aplicações com condições de contorno periódicas e requisitos de alta precisão, como, por exemplo, a simetria cíclica para análises estruturais ou condições de contorno Floquet para a propagação de ondas eletromagnéticas. Os novos recursos encontram-se disponíveis como Copy Domain (Copiar Domínio), Copy Face (Copiar Face) e Copy Edge (Copiar Borda).

Extended Mesh Copying
Uma malha triangular de superfície é copiada para o lado oposto. Malhas copiadas usando translação de corpo rígido são importantes para aplicações com condições de contorno periódicas e requisitos de alta precisão, como, por exemplo, simetria cíclica para análises estruturais ou condições de contorno Floquet para a propagação de ondas eletromagnéticas.

Desenho em planos de trabalho em 3D

Agora, é possível desenhar formas 2D em planos de trabalho diretamente em 3D, facilitando assim o posicionamento de objetos geométricos. Este recurso é ativado selecionando-se a caixa de seleção Draw (Desenhar) no plano de trabalho em 3D. O recurso requer uma placa de vídeo com suporte a renderização de textura. O padrão continuará sendo o desenho em planos de trabalho em 2D, mas é possível mudar permanentemente o novo comportamento do plano de trabalho alterando as opções de preferência. Dois novos botões na barra de ferramentas proporcionam as funções de Work Plane Clipping (Corte de Plano de Trabalho) e Align with Work Plane (Alinhamento com o Plano de Trabalho) para simplificar a criação da geometria usando planos de trabalho.

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Importação de dados

Importação de imagens

Agora, é possível utilizar dados de imagens para representar distribuições de materiais 2D ou para identificar regiões com materiais diferentes pelas cores ou escala de cinza. Imagens usadas dessa maneira podem ter várias origens, como, por exemplo, microscópios eletrônicos de varredura (SEM), tomografias computadorizadas (CT) ou imagens geradas por ressonância magnética (MRI).

Uma aplicação importante da importação de imagens é facilitar o cálculo de propriedades equivalentes para materiais altamente não-homogêneos ou porosos, utilizando uma média volumétrica. Isto inclui propriedades como condutividade, permissividade, elasticidade ou porosidade, além de permitir a conversão de valores espacialmente distribuídos em um único valor médio representativo. Essas propriedades equivalentes dos materiais podem, então, ser usadas para simulações de estruturas maiores, evitando informações microscópicas detalhadas. Esta abordagem de modelamento traz várias vantagens, como evitar as frequentes e difíceis operações de segmentação de imagens ou conversão de imagens em geometrias. Também possibilita a criação de malhas altamente simplificadas, o menor uso da memória e menores tempos de computação, o que pode ser particularmente importante quando for preciso repetir o mesmo tipo de análise muitas vezes para diferentes imagens.

Uma imagem importada é disponibilizada como uma função de interpolação geral genérica do COMSOL, que pode ser usada para quaisquer fins de modelagem.

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Digital Elevation Map (DEM) Import
Malha volumétrica tetraédrica criada em uma geometria que combina sólidos retangulares com dados DEM (Mapas de Elevação Digital) importados da topografia do Monte McKinley. Esse tipo de representação geométrica pode ser usado para qualquer simulação no COMSOL Multiphysics.
Image Import
As imagens ilustram uma simulação em que a estrutura porosa é representada implicitamente por uma imagem em escala de cinza em vez de explicitamente por uma geometria CAD. Uma simulação do escoamento da estrutura é executada com uma malha gerada em um único retângulo. Este tipo de malha pode ser gerado com bastante rapidez e sem intervenção humana. Uma malha adaptativa foi utilizada para aumentar a precisão. O nível de detalhes do resultado dea simulação pode ser controlado com facilidade engrossando ou refinando a malha e ser definido para atender aos objetivos de tempo de solução especificados quando a velocidade for priorizada em relação à precisão.

Importação de Mapas Elevação Digital (DEM)

Agora, dados topográficos de aplicativos de sistemas de informações geográficas (GIS) podem ser importados com um novo recurso de função de interpolação de Mapas de Elevação Digital com suporte direto ao formato DEM da U.S. Geological Survey (USGS). É possível combinar livremente superfícies DEM com outras superfícies e sólidos para formar uma representação volumétrica de geometrias e de malhas. Várias superfícies DEM podem ser combinadas e divididas, bem como embutidas em outros objetos geométricos a fim de formar estruturas compostas. Esta função utiliza a primitiva geométrica de superfícies paramétricas para permitir o controle da resolução variando-se o número de "nós" de uma superfície subjacente aproximada. Desta forma, você pode começar com uma aproximação grosseira dos dados DEM para obter cálculos mais rápidos e, quando estiver satisfeito com a configuração de sua simulação, aumentar sucessivamente o nível de detalhes até atingir um nível suficiente de detalhes geométricos. A vantagem é o controle preciso sobre o uso da memória e o tempo de cálculo.

As estruturas geométricas resultantes da importação DEM são genéricas no ambiente COMSOL e manuseadas da mesma maneira que o CAD mecânico. Isto significa que a capacidade total do COMSOL Multiphysics é disponibilizada para representações de geometria DEM e pode ser aplicada a qualquer simulação de um único fenômeno físico ou multifísico, como, por exemplo, escoamentos subsuperficiais, eletromagnetismo, acústica e mecânica estrutural.

Studies e Solvers

Varreduras paramétricas: Tabelas Probe acumulativas e superfícies de resposta

Agora, as varreduras paramétricas criam Accumulated Probe Tables (Tabelas Probe Acumulativas), que permitem que um probe registre dados multiparamétricos em tabelas. Por exemplo, a tabela pode incluir os resultados de uma varredura paramétrica com dois parâmetros independentes. A partir da tabela, você pode criar gráficos para representar superfícies de resposta 2D e 1D dos resultados referentes a um ou mais parâmetros.

Uma nova interface do usuário para varreduras paramétricas, que utilizampouca memória, facilita a execução de varreduras paramétricas grandes em que somente alguns valores, e não a solução inteira, precisam ser salvos para cada parâmetro.

Adaptação de malha dependente do tempo e recriação de malha automática

Os recursos de adaptação de malha dependente do tempo e recriação de malha automática foram aprimorados e generalizados. O algoritmo de adaptação de malha dependente do tempo agora prevê o próximo refinamento da malha pré-solucionando uma malha grosseira. No caso de simulações de escoamento bifásico, isso resulta em uma malha adaptativa que melhor aproxima a interface das fases e gera resultados mais precisos.

Time-Dependent Mesh Adaption and Automatic Remeshing
Este exemplo demonstra como modelar o escoamento em um bico injetor de jato de tinta, por exemplo, de uma impressora. Um gota de tinta é ejetada através do injetor e viaja através do ar até chegar ao alvo. O escoamento é modelado pelas equações incompreensíssíveis de Navier-Stokes com tensão superficial. Este modelo utiliza o método de configuração de nível (level set) e também faz uso da criação de uma malha adaptativa.
Extended Mesh Copying
O novo recurso Table Surface (Superfície
de Tabela) facilitarepresentar graficamente
resultados em função de varreduras
multiparamétricas multivariadas. As imagens
ilustram o campo elétrico de uma micro-antena patch em microlinhas juntoamente com janelas de configuração e um gráfico de superfície do parâmetro S11 em relação à largura geométrica e à frequência.

Soluções estáticas e transientes combinadas

A nova opção Study (Estudar) proporciona o controle completo sobre simulações estáticas e transientes combinadas que envolvem diferentes fenômenos físicos. Para cada etapa no tempo de uma simulação transiente, você pode utilizar automaticamente uma solução estática de um estudo e física diferentes. Isso tem aplicações importantes no rastreamento de partículas, em que a simulação da trajetória das partículas é transiente, mas em que a força das partículas é tirada de um campo de solução estático. As novas ferramentas encontram-se disponíveis no canto inferior da janela de configurações Time Dependent Study Step (Etapa de Estudo Transiente), na seção intitulada Values of variables not solved for (Valores de variáveis não solucionadas), e são usadas com a Physics Selection (Seleção de Física), que encontra-se disponível na mesma janela de configurações.

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Resultados e visualização

Comparação de soluções em diferentes malhas por Join Data Set (União de Conjuntos de Solução)

O novo Join Data Set é usado para comparar soluções correspondentes a diferentes malhas, etapas no tempo ou valores de parâmetros. Você pode formar combinações de soluções usando as operações de diferença, soma, produto, quociente e expressões mais genéricas e explícitas. Uma aplicação importante do Join Data Set é representar graficamente e avaliar a diferença entre duas soluções em um estudo de convergência de malhas.

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Gráficos multicortes

Os gráficos multicortes representam uma maneira rápida de gerar vários cortes em direções diferentes. A opção padrão é criar três planos de corte paralelos aos planos de coordenada x, y e z. O tipo de gráfico multicorte é uma das maneiras mais rápidas de visualizar o interior do domínio calculado e encontra-se disponível na seção More Plots (Mais Gráficos) de qualquer 3D Plot Group (Grupo de Gráficos 3D).

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Importação de dados externos para tabelas

Agora, a importação de dados externos encontra-se disponível para tabelas. Os dados podem ser importados de uma planilha eletrônica ou arquivo de texto e utilizados para analisar e representar graficamente dados experimentais contra resultados simulados.

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Interactive Slice and Isosurface Plots
Agora, a quantidade de isossuperfícies podem ser alteradosa interativamente usando-se um controle deslizante. Várias isossuperfícies podem ser posicionadas ao mesmo tempo.

Títulos de gráficos personalizados

A seção Title for plots (Título para gráficos) agora oferece uma configuração Custom (Personalizar) para criar um título de gráfico personalizado. Ao selecionar Custom (Personalizar), você obtém várias opções para os componentes típicos do título de um gráfico: o conjunto de dados, sua fase e solução, quando aplicáveis, assim como o tipo, descrição, expressão e unidade para a quantidade representada graficamente. Também é possível acrescentar um prefixo e um sufixo definidos pelo usuário.

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Compare Solutions on Different Meshes by the Join Data Set
Esta visualização ilustra a
diferença na temperatura entre
soluções correspondentes a duas densidades
de malha diferentes para uma simulação de tensão térmica. O novo Join Data Set é usado para comparar soluções correspondentes a diferentes malhas, etapas no tempo ou valores de parâmetros.

Gráficos de cortes e isossuperfícies interativos

Qualquer quantidade escalar de interesse pode ser visualizada por gráficos de cortes ou isossuperfícies. As quantidades visualizadas podem ser uma das muitas expressões predefinidas ou ser inseridas como uma expressão definida pelo usuário. Uma novidade da versão 4.2a é que os gráficos de cortes e gráficos de isossuperfícies podem ser posicionados interativamente usando-se um controle deslizante. Os cortes podem ser criados dando-se o número total de planos de corte distribuídos uniformemente ou pelo posicionamento exato usando-se valores de coordenada. Da mesma forma, é possível criar isossuperfícies dando-se o número total de isossuperfícies distribuídos uniformemente ou o valor exato dos níveis. Além disso, é possível colorir as isossuperfícies usando-se uma escala numérica como expressão de cor. Para que um gráfico de cortes ou isossuperfícies não-interativo se torne interativo, basta ativar uma caixa de seleção.

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Operações de dados nos resultados

Vários novos operadores encontram-se disponíveis para o pós-processamento. Para simulações dependentes do tempo, o operador timeint() permite a integração temporal de soluções dependentes do tempo já calculadas. De forma semelhante, o operador timeavg() calcula o valor médio no tempo de qualquer expressão.

Para análises de pequenos sinais e de pré-tensionadas, o operador lintotalavg() avalia a média de uma expressão sobre todas as fases para uma solução linearizada. O operador lintotalrms() avalia o valor quadrático médio (RMS) de uma expressão sobre todas as fases para uma solução linearizada. O operador lintotalpeak()() avalia o máximo de uma expressão sobre todas as fases para uma solução linearizada.

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Área de trabalho do COMSOL

Atualizações da árvore do Model Builder (Construtor de Modelos)

Agora, você pode selecionar vários nós da árvore do Model Builder (Construtor de Modelos) ao mesmo tempo para excluir blocos inteiros de definições de modelo. Os novos botões em seta Previous Node (Nó Anterior) e Next Node (Nó Posterior) agilizam a navegação entre etapas de modelagem.

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Nós padrão

A árvore do Model Builder (Construtor de Modelos) da versão 4.2a vem com nós padrão claramente indicados para todas as interfaces físicas. Na árvore de modelos, um D no cano esquerdo superior indica que o nó é um nó padrão.

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Inversão automática de dados de interpolação

O recurso da tabela de interpolação foi ampliado com uma inversão de função automática. Esta opção encontra-se disponível na janela de configurações Interpolation (Interpolação) em tabelas de interpolação 1D. Se a função original tiver o nome de int1(x), seu inverso é, por padrão, disponibilizado como int1_inv(x). É possível editar o nome de ambas as funções. As funções da tabela de interpolação e as funções inversas encontram-se disponíveis na maioria dos campos de texto, incluindo os de condições iniciais, configurações dos materiais, condições de contorno e resultados.

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Ferramentas da Material Library

Unidades e propriedades de materiais em modelos à base de equações

Agora as interfaces à base de equações para equações diferenciais parciais (PDEs), equações diferenciais ordinárias (ODEs) e equações diferenciais algébricas (DAEs) suportam unidades. Declarando-se as quantidades para as variáveis dependentes e os termos de origem, as interfaces de equação definem e exibem unidades para todos os termos de equação e quantidades. Isso possibilita misturar a modelagem à base de equações com outras interfaces físicas e, ao mesmo tempo, tirar o máximo proveito do sistema de unidades no modelo. Você pode desligar a manipulação de unidades para trabalhar com quantidades sem dimensões.

Para a modelagem à base de equações, você agora pode acessar variáveis de propriedades dos materiais na biblioteca ao definir suas próprias expressões ou equações. Uma nova variável de recipiente de material root.material simplifica o acesso aos dados do material. Por exemplo, root.material.rho é a densidade rho conforme definida pelos materiais em cada domínio na geometria. Para a visualização, você pode digitar a expressão material.rho para criar um gráfico que exiba a densidade de todos os materiais.

Units and Material Properties in Equation-Based Models
A manipulação de unidades agora encontra-se disponível para a modelagem de equação diferencial parcial. Neste exemplo, a expressão nitf.Cp*nitf.rho é definida automaticamente como tendo a unidade correta J/(m^3*K). Expressões com unidades erradas são destacadas em laranja.
Módulo CFD

Novo modelo de turbulência k-ω

Agora, o conhecido modelo de turbulência k-ω encontra-se disponível no Módulo CFD versão 4.2a e corresponde ao chamado modelo Wilcox revisado. Embora seja de aplicação mais exigente que o modelo padrão k-ε ele frequentemente proporciona resultados mais precisos. As interfaces do usuário de modelagem de turbulência do Módulo CFD utilizam a média de Reynolds das equações de Navier-Stokes (RANS) e solucionam o campo de velocidade média e pressão média. Além do novo modelo de turbulência k-ω diferentes modelos para a viscosidade turbulenta encontram-se disponíveis desde versões mais antigas: um modelo padrão k-ε um modelo k-ε do coeficiente de baixo númerod de Reynolds e um modelo Spalart-Allmaras

New k-ω Turbulence Model
Simulação de um fluxo de água no cotovelo de um cano em 90°. O fluxo é simulado usando-se o modelo de turbulência k-omega recém-acrescentado. O resultado compara-se a correlações de engenharia, e este tutorial encontra-se disponível na Internet pela Atualização da Biblioteca de Modelos da COMSOL.

Escoamento laminar bifásico Euler-Euler

A nova interface do usuário do Modelo Euler-Euler para fluxos bifásicos pode lidar com tipos semelhantes de simulações como a interface do usuário Bubbly Flow and Mixture Model (Modelo de Escoamento Borbulhante e Mistura), mas não se limita a baixas concentrações da fase dispersa. Além disso, a interface do Modelo Euler-Euler pode lidar com grandes diferenças na densidade entre as fases, tal como ocorre com as partículas sólidas no ar. Isto torna o modelo adequado a simulações de leitos fluidizados.

Laminar Euler-Euler Two-Phase Flow
Imagens instantâneas da fração de volume na fase sólida dentro de um leito fluidizado bidimensional tirados em quatro momentos diferentes; t = 10 s, 13 s, 16 s e 19 s após o início da simulação. O ar é injetado no fundo do leito, enquanto a fase sólida e o ar são injetados através de duas fendas verticais logo acima da entrada de ar. O fluxo de massa de entrada do sólido é mantido a uma taxa correspondente ao fluxo de saída no topo do leito.

Parede interna

A nova condição de contorno de parede interna para fluxos unifásicos facilita a definição de condições de parede fina entre dois domínios de fluido. Você não precisa mais definir um domínio sólido com uma condição de contorno de parede de ambos os lados, o que poderia resultar em uma malha densa. Esta nova condição de contorno encontra-se disponível tanto no Módulo CFD quanto no Módulo de Transferência de Calor e também pode ser usada com a interface multifísica de interação fluido-estrutura do Módulo de Mecânica Estrutural e do Módulo MEMS.

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Módulo de Transferência de Calor

Fontes de radiação externas

Agora, as fontes de radiação externas podem ser definidas no Módulo de Transferência de Calor como fontes no infinito ou como fontes pontuais a distâncias finitas. Esta opção encontra-se disponível na interface física de transferência calor e em qualquer interface física que suporte radiação de superfície para superfície. Ao definir uma fonte no infinito, deve-se informar a energia por área de unidade. Normalmente, isto é usado para a radiação solar incidente. Ao definir uma fonte pontual a uma distância finita, deve-se informar a entrada total de energia.

Outro novo recurso importante do Módulo de Transferência de Calor é que você pode definir a radiação de ambos os lados de um contorno quando for utilizada radiação de superfície para superfície. Esta nova opção encontra-se disponível na interface física de transferência de calor e em qualquer interface física que suporte a radiação de superfície para superfície.

Novos recursos de mecânica estrutural

Ampliação dos recursos de modelos de casca estrutural

O Módulo de Mecânica Estrutural agora suporta deslocamentos tipo offset para cascas. Esta propriedade de cascas possibilita modelar estruturas finas em que a superfície média é deslocada em relação ao local do contorno da geometria COMSOL original. Isto também se aplica a modelos CAD importados.

Análise modal pré-tensionada e a análise de resposta de frequência encontram-se disponíveis para sólidos desde o último lançamento, e agora também se encontram disponíveis para cascas. Quando usada em uma análise geometricamente não-linear, a casca pode ser pré-deformada ou pré-tensionada e a frequência modal modificada é automaticamente calculada com o auxílio de um algoritmo de linearização bastante sofisticado e genérico. As aplicações incluem análise de vibrações de qualquer tipo de estrutura de casca pré-tensionada.

Expanded Structural Shell Capabilities
A nova versão do Módulo de Mecânica Estrutural expandiu a funcionalidade da moldagem de cascas com deslocamentos de superfície e análises de vibrações pré-tensionadas. A imagem ilustra contornos de superfície da tensão de von Mises no nível de avaliação inferior de uma estrutura de casca de suporte.

Novas formas de especificar materiais isotrópicos, ortotrópicos e anisotrópicos

O Módulo de Mecânica Estrutural, o Módulo de Acústica e o Módulo MEMS trazem suporte geral a materiais isotrópicos, ortotrópicos ou generalizadamente anisotrópicos. A ordem de dados de materiais Voigt agora tem suporte além da ordem de dados de materiais padrão previamente disponível. As interfaces para ondas elásticas e ondas poroelásticas do Módulo de Acústica agora utilizam a notação Voigt como padrão.

Agora, há nove maneiras diferentes de especificar dados elásticos. A última novidade é que os dados elásticos podem ser fornecidos pela combinação do módulo de Young (E) e do módulo de cisalhamento (G).

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Novos modelos tutoriais

A nova versão do Modelo de Mecânica Estrutural inclui cinco novos tutoriais para aplicações importantes:

  • Análise pós-flambagem de uma casca cilíndrica articulada Rastreamento de um percurso pós-flambagem em que nem a carga nem o deslocamento aumentam monotonamente.
  • Modelo hiperelástico polinomial Este modelo demonstra como implementar um modelo de materiais constitutivos Mooney-Rivlin usando uma densidade de energia de deformação definida pelo usuário.
  • Conformação de chapas metálicas Demonstração da conformação de metais usando-se um perfurador rígido com deformação elastoplástica, contato e fricção. Os resultados são comparados com dados experimentais.
  • Transdutor magnetostritivo não-linear O campo magnético e o deslocamento em função da corrente aplicada são calculados para um transdutor magnetostritivo cuja curva BH não é linear. Este modelo considera os casos em que o material é suficientemente pré-tensionado a fim de obter o máximo de magnetoestrição.
  • Vibração de um rotor Um modelo tutorial que demonstra o uso da simetria cíclica dinâmica com pós-processamento na geometria completa. Este modelo pode ser baixado pelo recurso de atualização da biblioteca de modelos. .
Módulo de Acústica

Modelos fluidos para acústica de pressão

A interface de acústica de pressão do Módulo de Acústica inclui uma série de novos modelos de fluido. As perdas podem ser levadas em consideração de diversas maneiras diferentes no Módulo de Acústica. A interface do usuário mais avançada cobre todos os fenômenos termoviscoacústicos. Outra forma de introduzir perdas é usando-se os chamados modelos de fluido equivalentes diretamente na interface de acústica de pressão. Isso introduz propriedades de atenuação no fluido como um todo, em contraste com o modelo termoacústico. Os modelos incluem perdas em razão da condução térmica e da viscosidade, modelos para simular o amortecimento em certos materiais porosos, e modelos empíricos macroscópicos para determinados materiais fibrosos. Quando aplicável, os modelos de fluido equivalente são computacionalmente bem menos pesados, por exemplo, do que solucionar um modelo poroelástico completo correspondente.

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PMLs adicionais

Camadas Perfeitamente Casadas (PMLs) para absorver propagação de ondas acústicas e ondas elásticas também encontram-se disponíveis para ondas poroelásticas, termoacústica e interação estrutural-acústica. Desde versões anteriores, as PMLs encontram-se disponíveis para ondas elásticas, ondas piezoelétricas, ondas acústicas de pressão e ondas eletromagnéticas. As PMLs são materiais artificiais que amortecem as ondas com bastante eficiência e são usadas para representar domínios computacionais infinitos. Elas conferem pouquíssimo ou nenhum reflexão a uma ampla gama de frequências e ângulos de incidência e generalizam o conceito de condições de contorno não-reflexivas..

Interação termoacústica-sólido

A nova versão do Módulo de Acústica possui novas interfaces multifísicas para acoplamentos sólidos eletroacústicos no domínio de frequência para modelos 2D, axissimétricos 2D e 3D. As interfaces de interação termoacústica-sólido combinam características das interfaces termoacústicas e de mecânica dos sólidos.

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Novos modelos tutoriais

A nova versão do Módulo de Acústica inclui dois novos tutoriais para aplicações importantes:

  • Microfone condensador axissimétrico com modelo elétrico de parâmetros concentrados Este modelo é um simples microfone condensador axissimétrico. O modelo inclui todas as físicas relevantes e determina a sensibilidade da geometria específica do microfone e de parâmetros dos materiais. O modelo utiliza um modelo de parâmetros concentrados para o problema de sinais elétricos pequenos, mas soluciona um modelo de elementos finitos completo para o sistema acústico-mecânico. O problema quiescente (ponto zero) é solucionado completamente usando-se eletroestática e um modelo de membrana. Este modelo requer o Módulo de Acústica e o Módulo AC/DC.
  • Levitador acústico Este modelo é uma geometria de levitador acústico 2D simplificada que funciona em uma frequência constante. Pequenas partículas elásticas são liberadas uniformemente no campo acústico estabelecido, e seu percurso é determinado quando influenciadas pela força de radiação acústica, pelo arrasto viscoso ou pela gravidade. Este modelo requer o Módulo de Acústica e o Módulo de Rastreamento de Partículas.
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Axisymmetric Condenser Microphone with Electrical Lumping
Um novo tutorial de um microfone condensador demonstra como configurar um modelo multifísico que combine efeitos elétricos, mecânicos e termoacústicos. É usado para determinar com bastante precisão a sensibilidade a alterações na geometria do microfone e nos parâmetros dos materiais. Este modelo combina o Módulo de Acústica e o Módulo AC/DC.
Módulo AC/DC

Capacitância e matrizes de parâmetros concentrados

Uma nova ferramenta de avaliação de matriz global calcula e exibe uma matriz de parâmetros concentrados em uma única etapa. As matrizes resultantes são exibidas diretamente em uma tabela e também são disponibilizadas para varreduras paramétricas ou varreduras de frequência. Esta funcionalidade encontra-se disponível para todos os parâmetros: capacitância, indutância, impedância e admitância.

Capacitance and Lumped Parameter Matrices
Nó de resultados e tabela de resultados de um cálculo de matriz de capacitância usando o novo recurso de avaliação de matriz global. Uma simulação eletroestática de quatro portas resulta em uma matriz de capacitância 4 por 4 exibida em forma de tabela.

Cálculo de indutância diferencial automático

Agora, a análise de sinais pequenos, introduzida na versão 4.2, encontra-se disponível com cálculos de indutância diferencial automáticos. Este recurso também se encontra disponível para outros parâmetros discretos, como capacitância e impedância.

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Rastreamento de partículas com o Módulo AC/DC

O Módulo AC/DC pode ser combinado com facilidade ao novo Módulo de Rastreamento de Partículas para calcular a trajetória de partículas carregadas em campos eletromagnéticos. Dois novos exemplos estão disponíveis:

  • Lente magnética Este modelo utiliza a nova interface do usuário de Rastreamento de Partículas Carregadas para calcular a trajetória dos elétrons em um campo magnético espacialmente variável. Este modelo requer o Módulo de Rastreamento de Partículas e o Módulo AC/DC.
  • Espectrômetro de massa quadripolar Este modelo calcula a trajetória de íons de vários pesos moleculares em um quadripolo. Há componentes de AC e de DC no campo elétrico. Este modelo requer o Módulo de Rastreamento de Partículas e o Módulo AC/DC.
Particle Tracing with the AC/DC Module
Trajetória de partículas carregadas em uma lente magnética usando-se uma combinação do Módulo AC/DC com o Módulo de Rastreamento de Partículas.
Módulo de RF

Matrizes de parâmetro S

Uma nova ferramenta de avaliação de matriz global calcula e exibe a matriz de parâmetro S completa em uma única etapa. No caso de uma varredura de frequência ou varredura geométrica, ela calcula e exibe toda a matriz em uma tabela, que pode ser usada em um gráfico de resposta ou visualização de superfície usando-se um novo gráfico de tabela e recursos de superfície de tabela.

Novo tutorial de modelo
S-Parameter matrix
Varredura de frequência de matriz de parâmetro S para um acoplador de ramal. O dispositivo pode ser usado para um sistema de antena TX/RX simples ou divisor/combinador de sinais I/Q.
Módulo MEMS

Interface multifísica eletromecânica

Uma nova interface multifísica eletromecânica combina mecânica de sólidos e eletroestática a uma malha móvel para modelar a deformação de estruturas acionadas eletroestaticamente. As aplicações incluem o cálculo de ressonadores polarizados com análise modal e análise de resposta de frequência, bem como cálculos de tensão de pull-in.

Vários novos tutoriais eletromecânicos encontram-se disponíveis: um conjunto de modelos 2D e 3D de um ressonador polarizado que demonstra como modelar uma análise estacionária, a resposta de frequência, os modos normais, a tensão pull-in e a resposta transiente. As versões 3D deste conjunto de modelos encontram-se disponíveis pela atualização da biblioteca de modelos.

Mancais de filmes finos

A interface do usuário de mancais de filmes finos foi bastante simplificada. Agora, você pode acrescentar o mancal de filmes finos a um contorno diretamente na interface de mecânica de sólidos. Em um sub-nó Fluid-Film Properties (Propriedades Fluido-Filme), você define as propriedades do fluido, as propriedades de gás e os efeitos de rarefação. No sub-nó Border (Borda), você define a condição de borda: uma pressão ou um escoamento de borda. A interface de casca de mancais de filmes ainda existe para unir o amortecimento de filmes à mecânica de sólidos da mesma forma que nas versões anteriores usando-se um acoplamento multifísica.

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Electromechanics Multiphysics Interface
Simulação do ressonador polarizado usando a nova interface eletromecânica, que integra intimamente eletroestática, mecânica dos sólidos e malha móvel.
Módulo de Microfluidos

Interface de escoamento deslizante

Uma nova Interface de escoamento deslizante (slip flow) encontra-se disponível para modelar escoamentos térmicos e isotérmicos dentro do regime de escoamento deslizante. A interface de escoamento deslizante possibilita modelar o escoamento do gás, incluindo uma camada fina de gás adjacente às paredes (camada de Knudsen), onde o gás é significativamente rarefeito. A interface de escoamento deslizante encontra-se disponível em 2D e 3D.

Um novo modelo de referencial de escoamento deslizante ilustra o fluxo entre duas câmaras vedadas conectadas por um microcanal com paredes condutoras. Este modelo utiliza a nova interface de escoamento deslizante.

Interface de escoamento transicional

Uma nova interface de fluxo transicional possibilita modelar escoamentos isotérmicos por todo o range dos números de Knudsen, do limite de laminar laminar ao limite de escoamento molecular. A interface de escoamento transicional encontra-se disponível em 2D.

Um novo modelo do Knudsen Mínimo, utilizando a interface de escoamento transicional, demonstra que a taxa de escoamento de um gás rarefeito entre placas paralelas exibe um mínimo (Knudsen Mínimo) a um número de Knudsen em torno de 1.

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Slip Flow Interface
Um novo modelo de referencial de escoamento de deslizamento ilustra o escoamento entre duas câmaras vedadas conectadas por um microcanal com paredes condutoras. Este modelo utiliza a nova interface de escaomento deslizante.
Módulo de Plasma

Função de distribuição de energia iônica e função de distribuição angular

Combinando-se o Módulo de Rastreamento de Partículas com o Módulo de Plasma, agora é possível calcular a função de distribuição energética de íons e a função de distribuição angular. A função de distribuição energética de íons é importante na fabricação de semicondutores e no tratamento de superfícies, pois pode ser manipulada para proporcionar o controle preciso sobre a razão de aspecto de estruturas de tamanho nanométrico.

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Plasmas capacitivamente acoplados (CCP)

Agora, você pode representar graficamente quantidades médias no ciclo para plasmas capacitivamente acoplados (CCP). Um novo modelo de referência CCP encontra-se disponível, o qual reproduz os resultados de referência para um plasma capacitivamente acoplado unidimensional. O modelo é acionado por uma corrente constante, em vez de uma tensão elétrica constante. A corrente iônica, a deposição de energia, a densidade dos elétrons, a densidade iônica e o fluxo iônico são todos comparados a dados publicados.

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Módulo de Engenharia de Reações Químicas

Importação CHEMKIN® e estimativa de parâmetros

A nova versão do Módulo de Engenharia de Reações Químicas apresenta melhor desempenho para a importação CHEMKIN e melhor estimativa de parâmetros. Além disso, três novos tutoriais de modelo encontram-se disponíveis:

  • Estimativa de parâmetros para modelos de reatores não-ideais Neste exemplo, dois CSTRs ideais com troca interna são utilizados para modelar um reator real com uma região altamente agitada e outra região com menos agitação. Dois parâmetros, referentes ao volume e à taxa de troca das duas regiões, são encontrados por parâmetro.
  • Célula H de microcanal Este modelo trata uma célula H de microcanal para separação por difusão. A célula coloca dois fluxos laminares diferentes em contato por um período de tempo controlado. A superfície de contato é bem definida e, controlando-se a taxa de escoamento, é possível controlar a quantidade de espécies transportadas de um fluxo ao outro por difusão. Este modelo altamente requisitado foi disponibilizado na versão 3.5a e, agora, é reintroduzido na versão 4.2a.
  • Tubo de Stefan Este exemplo demonstra a difusão gasosa de vários componentes em estado estacionário 1D. A difusão de três gases em um tubo de Stefan é modelada em 1D usando-se a interface de difusão Maxwell-Stefan. Os perfis de fração de massa em estado estacionário são calculados. Este modelo altamente requisitado foi disponibilizado na versão 3.5a e, agora, é reintroduzido na versão 4.2a.
Chemical Reaction Engineering Module
Uma célula de escoamento em um biossensor contém um conjunto de micropilares. O lado curvado dos pilares são revestidos com um material ativo que permite a adsorção seletiva de espécies de analitos no fluxo de amostra. As espécies adsorvidas produzem um sinal que depende da concentração local nas superfícies dos pilares. Este exemplo investiga a distribuição da concentração superficial na célula enquanto um pulso de analito é transportado através dela. Também estuda o efeito da reação de uma superfície temperada em que espécies adsorvidas são convertidas ao estado inativo. O modelo ilustra como utilizar a interface de reações superficiais unindo-se o transporte de massa em um escoamento a reações químicas que ocorrem em uma superfície.
Módulo de Pilhas & Células de Combustível

Elementos infinitos para a balança eletrodinâmica

Novos elementos infinitos permitem a balança eletrodinâmica de eletrodos e eletrólitos para tratar de domínios ilimitados ou infinitos. Os elementos infinitos são domínios de modelagem artificiais acrescentados ao exterior do modelo principal e que escalonam automaticamente as equações ao infinito. O uso desta técnica possibilita encolher o domínio de simulação e, ainda assim, aumentar a precisão de uma simulação, diminuindo o custo computacional. Na árvore do Model Builder (Construtor de Modelos), o nó Infinite Element Domain (Domínio de Elementos Infinitos) foi acrescentado logo abaixo de Model Definitions (Definições de Modelos)

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Novos Tutoriais

Na nova versão do Módulo de Baterias e Células de Combustível, dois novos tutoriais de modelo encontram-se disponíveis:

  • Módulo de bateria de íons de lítio resfriado por líquido Este modelo simula o perfil de temperatura em um módulo de bateria resfriado por líquido. O escoamento e o modelo de temperatura são em 3D, ao passo que o modelo 1D discreto das baterias é utilizado para calcular a fonte de calor. O modelo requer o Módulo de Baterias e Células de Combustível e o Módulo de Transferência de Calor.
  • Espectroscopia de impedância eletroquímica em uma célula de combustível Este modelo demonstra como realizar a simulação de impedância eletroquímica AC de uma célula de combustível. Ele aplica um tipo de estudo dedicado que lineariza automaticamente a simulação não-linear e sobrepõe um sinal AC informado.

Condições de contorno de potência de eletrodos

O Módulo de Baterias e Células de Combustível agora inclui uma condição de contorno para a entrada da potência dos eletrodos em sua interface do usuário de bateria de íons de lítio, bem como em várias interfaces do usuário adicionais. Você pode escolher entre densidade de potência média ou potência total.

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Liquid-Cooled Li-Ion Battery Pack
Resfriamento de um módulo de bateria de íons de lítio para aplicações automotivas. Este modelo simula o perfil de temperatura em um módulo de bateria resfriado por líquido. O escoamento e o modelo de temperatura são em 3D, ao passo que o modelo 1D discreto das baterias é utilizado para calcular a fonte de calor. Este tutorial de modelo agora encontra-se disponível na biblioteca de modelos do Módulo de Baterias e Células de Combustível.
Módulo de Eletrodeposição

Elementos infinitos para a eletrodeposição

As simulações de eletrodeposição às vezes incluem grandes domínios circundantes com poucos detalhes geométricos que influenciam o processo de eletrodeposição. Tais domínios podem, então, ser aproximados como sendo infinitamente grandes para economizar requisitos de computacionais. Os novos elementos infinitos permitem a representação em tamanho finito de domínios deste tipo e incluem o balanço de correntes de grande parte dos eletrodos e eletrólitos. Na árvore do Model Builder (Construtor de Modelos), o nó Infinite Element Domain (Domínio de Elementos Infinitos) foi acrescentado logo abaixo de Model Definitions (Definições de Modelos).

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Novo tutorial: Eletrodeposição de uma saliênca em um microconector

Um novo tutorial demonstra a eletrodeposição de uma saliência em um microconector. O processo de deposição é limitado quanto ao transporte de massa, e o impacto de velocidades de fluido variantes na distribuição da densidade de corrente no eletrodo é investigado. As saliencies em microconectores são usadas em vários tipos de aplicações eletrônicas para interconectar componentes, por exemplo, telas de cristal líquido (LCDs) e chips. Instruções passo a passo detalhadas encontram-se disponíveis nos formatos HTML e PDF.

A localização das saliencies na superfície dos eletrodos é controlada pelo uso de uma máscara fotorresistente. O controle da distribuição de corrente em termos de uniformidade e formato é importante para garantir o formato e a confiabilidade resultante das saliências

Outras leituras