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COMSOL Multiphysics 3.5a Images

Transient Analysis of a Viscoelastic Structural Damper

Transiente Simulation eines viskoelastischen Dämpfers

In Regionen, die durch Naturereignisse wie Erdbeben oder Stürme gefährdet sind, werden hohe Gebäude häufig mit dämpfenden Elementen errichtet, um die Einsturzgefahr zu reduzieren. Hier wurde das COMSOL `Structural Mechanics´ Modul 3.5 verwendet, um eine Strukturanalyse eines solchen Dämpfelements aus viskoelastischem Material durchzuführen. Die Einfärbung der Ränder zeigt die Verschiebung in z-Richtung und die Form der Verschiebung ist ebenfalls dargestellt.

Structural Analysis of a Solar Panel in a High Wind

Strukturanalyse eines Solarpaneels im starken Wind

Von Zeit zu Zeit können Solarpaneele starken Windbelastungen ausgesetzt sein. Dieses Beispiel zeigt wie mit der Version 3.5 des COMSOL `Structural Mechanics´ und des `Chemical Engineering´ Moduls zusammen eine gekoppelte Fluid-Strukturanalyse eines Solarpaneels an einem windbelasteten Standort durchgeführt werden kann. Die hier gezeigten Resultate zeigen die turbulente Strömung um die Struktur und die Bereiche des Paneels mit den größten Spannungsbelastungen.

The Schumann Resonance Frequencies

Schumann-Resonanzfrequenzen

Schumann-Resonanzfrequenzen bestehen aus einem Ensemble von Eigenmoden im extrem langwelligen (ELF) Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Sie existieren ausschließlich in planeten-ähnlichen Körpern mit einer Ionosphäre, die sich wie ein perfekter elektrischer Leiter verhält. Mit dem COMSOL `RF´ Modul 3.5 wurden die Schumann-Resonanzen für die Erde berechnet und der Betrag des elektrischen Feldes als Farbdarstellung abgebildet.

Free Convection in a Light Bulb

Freie Konvektion in einer Glühbirne

Dieses Modell wurde mit dem COMSOL `Heat Transfer Modul´ 3.5 erzeugt und zeigt einen Farbplot der Temperaturverteilung innerhalb einer Glühbirne. Für die Simulation wurde Wärmetransport durch Leitung, Strahlung, Konvektion und nicht-isothermale Strömung verwendet.

Loudspeaker in a Vented Enclosure

Lautsprecher in einer belüfteten Verkleidung

Mit dem COMSOL `Acoustics´ Modul 3.5 kann der Einfluss von Position und Ummantelung eines Lautsprechers auf die Schallverteilung im Raum simuliert werden. Hier wird eine nominale Treiber-Spannung angelegt und daraus der Schalldruck als Funktion der Frequenz berechnet. Der Iso-Oberflächenplot zeigt die Schalldruck-Niveaus, während der Druck selbst durch die Farbverteilung an den Rändern dargestellt wird.

Fluid-Structure Interaction in Aluminum Extrusion

Fluid-Structure Interaction in Aluminum Extrusion

In the rolling or extrusion of metal alloys, deformation in the hot state occurs through material flowing under ideally plastic conditions. Such processes can be simulated effectively using computational fluid dynamics, where the material is considered as a fluid with a very high viscosity that depends on velocity and temperature. This adapted, benchmark model simulates such, where the picture shows isosurface and boundary color plots of the temperature distribution. Internal friction of the moving material acts as a heat source, and the heat transfer equations are fully coupled to the non-Newtonian flow. In addition, the model also calculates the stresses in the die due to the thermal and fluid pressure loads.

Freeze Drying

Gefriertrocknen

Das Gefriertrocknen, das zur Haltbarmachung für Nahrungs- und Arzneimittel verwendet wird, kommt auch in der Bioseparation für die Entfernung von Lösungsmitteln zum Einsatz. Das mit dem COMSOL `Chemical Engineering´ Modul 3.5 erstellte Modell zeigt den Prozess des Gefriertrocknens. Dabei werden Diffusion und Wärmetransport zusammen mit der Gleichung für den Verlauf der Phasengrenze miteinander gekoppelt. Die Pfeile zeigen den Wärmefluss und der Farbplot die Temperatur.

Thermal Expansion in an RF Solenoid

Thermische Ausdehnung in einem HF-Hubmagnet

Dieses mit dem COMSOL `RF´ Modul 3.5 entwickelte Modell zeigt, wie elektromagnetische Wellen einen Magneten aufheizen, worauf dieser sich ausdehnt. Der Umrissplot der Spule zeigt die Deformation des Magneten, während die Temperaturverteilung durch den Oberflächen-Farbplot wiedergegeben wird. Die Stromlinien zeigen den Verlauf des magnetischen Flusses.

Polymerization in a Multijet Tubular Reactor

Polymerisation in einem Vielstrahl-Röhrenreaktor

In dieser Abbildung eines Vielstrahl-Röhrenreaktors, der mit der Version 3.5 des COMSOL `Chemical Engineering´ Moduls und des Reaction Engineering Lab modelliert wurde, ist die Konzentration eines Polymers dargestellt, das in dem Reaktor produziert wurde. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtung und das Ausmaß der Mischung an, die an Anfang des Reaktors auftritt. Die Simulation beihaltet auch turbulente Strömungen und schnelle Reaktionskinetik, die allgemein bei der Produktion von Polymeren auftreten. In dem genannten Reaktorsystem kann das komplexe Wechselspiel zwischen Fluiddynamik und schnellen chemischen Reaktionen die Leistungsfähigkeit des Reaktors signifikant beeinflussen.

Convection Cooling in an Amplifier

Konvektive Kühlung in einem Verstärker

Ein Lüfter, der an einer Seite des Verstärkers angebracht ist, bläst kühlende Luft durch dessen elektronische Bauteile. Das Bild zeigt einen Randflächenplot der Temperaturverteilung, und eine Pfeildarstellung der Strömungsrichtung. Deutlich ist zu sehen, dass die zur Rückseite gewandten Komponenten des Verstärkers nur unzureichend gekühlt werden.

Thermal Analysis of a Disk-Stack Heat Sink

Thermische Simulation eines Kühlelements

Wärme- und Strömungssimulationen mit COMSOL 3.5 sind jetzt bis zu 8mal schneller als mit der Vorgängerversion. Dieses Bild eines mit dem COMSOL `Heat Transfer´ Modul berechneten Modells zeigt die Simulation einer PC Platine. Ein aus aufeinander gestapelten Scheiben bestehender Kühlkörper soll die Überhitzung des Boards verhindern. Die Farbdarstellung der Temperaturverteilung auf der Platine und dem Kühlkörper verdeutlicht die Effizienz der Kühl-Lamellen.

Fully-coupled Physics: Joule Heating, CFD and Chemical Reactions

Voll gekoppelte Physik: Joule’sche Wärme, CFD und Chemische Reaktionen

Diese Simulation mit COMSOL Multiphysics 3.5 zeigt, wie Temperaturänderungen einen Sensor beeinflussen, mit dem Änderungen von Zusammensetzung eines Fluids und der Flussrate detektiert werden sollen. Leitfähigkeitsänderungen aufgrund von Strömungsvariationen werden als Peaks oder Täler im Stromverlauf gemessen, bei konstanter Spannung entlang des Sensors. Die Temperatur kann die mechanischen Eigenschaften des Sensors beeinflussen, und thermale Ausdehnung das Strömungsbild verändern. Dieses Modell berücksichtigt sämtliche möglichen Effekte.

Planar Transformer on a PCB

Planarer Transformator auf einer gedruckten Platine

Die neue Version 3.5 des COMSOL `AC/DC´, des `RF´ und des `MEMS´ Moduls verfügen jetzt über eine ECAD Schnittstelle, über die die Geometrie von gedruckten Platinen aus einer ODB++(X) Datei importiert werden und dann daraus automatisch ein vollständiges 3D Modell erzeugt werden kann.

Propane Concentration in a Steam Reformer

Propankonzentration in einem Dampf-Reformer

Das Modell zeigt, wie das COMSOL `Chemical Engineering´ Modul 3.5 zur Simulation eines Dampfreformers verwendet werden kann, der eine Brennstoffzelleneinheit mit Wasserstoff versorgt. Die Kopplung von Massen-, Energie- und Impulsbilanz ergibt die dargestellte Abbildung, welche die Propan¬konzentration als Schnitt- und die Temperaturverteilung als Randwerteplot zeigt. Das Geschwindigkeitsfeld ist durch Pfeile dargestellt.

Contact Analysis of a Cellular Phone using the bidirectional interface with Autodesk® Inventor®

Kontaktsimulation bei einem Mobiltelefon unter Verwendung der bi-direktionalen Schnittstelle mit Autodesk® Inventor®

Mit der bidirektionalen Schnittstelle zwischen Autodesk Inventor und COMSOL lassen sich Geometrieeffekte untersuchen. Die Abbildung zeigt die Simulation von mechanischen Spannungen und deren Rückwirkung auf die Geometrie eines Handys.

Magnetic Prospecting of Iron Ore Deposits

Magnetische Prospektion von Eisenerzvorkommen

Passive magnetische Prospektionsverfahren beruhen auf einer genauen Analyse lokaler Abweichungen des natürlichen erdmagnetischen Feldes. In der Version 3.5 des COMSOL `AC/DC´ Moduls konnten topographische Daten des U.S. Geological Survey für die Simulation von magnetischer Eisenerzprospektion eingebunden werden. Die Farbe in der Oberflächen-Darstellung zeigt die Tiefe des Eisenerzvorkommens bezogen auf die Erdkrusten¬oberfläche an, während die Stromlinien die magnetische Kraftflussdichte darstellen. Mit freundlicher Genehmigung des U.S. Geological Survey, EROS Data Center, Sioux Falls, SD.

Transient Analysis of a Valve Cap

Transiente Simulation einer Ventilkappe

Wiederholtes Öffnen und Schließen einer Ventilkappe hat Einfluss auf ihre Mechanik. Dieses Modell zeigt eine transiente Kontaktsimulation im COMSOL `Structural Mechanics´ Modul 3.5. Es zeigt die aus elasto-plastischem Material bestehende Ventilkappe beim Schließen.