COMSOL Multiphysics^® 6.4 Release Highlights

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Neuerungen im Electric Discharge Module

Für Nutzer des Electric Discharge Module bietet COMSOL Multiphysics^® Version 6.4 schnellere Simulationen von Schaltlichtbögen, verbesserte Stabilität und effizientere Berechnungen sowie die Möglichkeit, freie Elektroden und ihre Ladungstransportwechselwirkungen zu modellieren. Weitere Informationen zu diesen Updates finden Sie unten.

Effizientere Simulation von Schaltlichtbögen

Es wurden mehrere Verbesserungen an dem Multiphysik-Interface Arc Discharge vorgenommen, darunter Verbesserungen des Lösers für bewegliche Netze und des Remeshings für Curl-Elemente sowie eine Optimierung der Materialdaten und Modellformulierungen für bessere Konvergenz. Ein vollständig gekoppeltes 3D-Schaltlichtbogenmodell, das Magnetohydrodynamik, ein bewegliches Netz und externe Schaltungseffekte integriert, kann nun innerhalb weniger Stunden auf einem Standard-PC gelöst werden. Diese Verbesserungen sind im Tutorial-Modell Switching Arc Discharges in Low-Voltage Circuit Breakers zu sehen.

Verteilung der Temperatur (links) und der elektrischen Stromdichte (rechts) während der Lichtbogenlöschung in einem Niederspannungs-Leistungsschalter.

Robustere Simulation elektrischer Entladungen

Verbesserungen an der numerischen Formulierung, den Anfangswerten und den Randbedingungen des Interface Electric Discharge erhöhen die Stabilität und die Recheneffizienz erheblich. Für zeitabhängige Studien steht eine neue Option Include time steps effect on stabilization time scale für die Stromlinien-Diffusionsstabilisierung zur Verfügung. Darüber hinaus wurden die Anfangswerte und Randbedingungen verfeinert, um eine bessere Initialisierung für Löser zu ermöglichen. Diese Verbesserungen können Sie in den Tutorial-Modellen Partial Discharge Inside Solid Dielectrics und Surface Dielectric Barrier Discharge sehen.

Ein 1D-Plot mit der Zeit auf der x-Achse und dem Strom auf der y-Achse.

Der Entladungsstrom und die angelegte Spannung als Funktion der Zeit bei einer dielektrischen Barriereentladung.

Neues Feature Floating Electrode

Das neue Feature Floating Electrode bietet spezielle Funktionen für die Modellierung freier Elektroden und deren Wechselwirkungen mit dem Ladungstransport. Das Floatingpotential der Elektrode wird automatisch unter Berücksichtigung des in die Elektrode fließenden Entladestroms berechnet. Eine typische Anwendung dieses Features ist die Modellierung von schwebenden Metallpartikeln, die als bekannter Faktor für die Degradation von Hochspannungsisolationssystemen gelten, da sie das lokale elektrische Feld verzerren und vorzeitige Entladungen begünstigen. Das Tutorial-Modell Streamers Initiated from Suspended Metal Particles veranschaulicht dieses neue Feature.

Isosurface-Plots von vier Streamern, die die Elektronendichte darstellen.

Aus Metallpartikeln entstandene Streamer breiten sich aus und verschmelzen miteinander. Die Isosurface-Plots zeigen die Elektronendichte, wobei die Farben die elektrische Feldstärke angeben.

Multiphysik-Modellierung neuartiger Halbleiterarchitekturen

Für die Modellierung neuartiger Halbleiterarchitekturen, bei denen häufig spezielle Ladungstransportmodelle in Verbindung mit mehreren anderen physikalischen Phänomenen erforderlich sind, ermöglicht das Interface Transport of Charge Carriers im Semiconductor Module die nahtlose Integration von benutzerdefinierten Ladungsträgertransportmodellen in thermische und elektromagnetische Simulationen. Entdecken Sie diesen multiphysikalischen Modellierungs-Workflow im Tutorial-Modell Memristor.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Transport of Charge Carriers, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Memristor-Modell im Grafikfenster.

Der Modellbaum des Tutorial-Modells Memristor mit dem ausgewählten Interface Transport of Charge Carriers.

Symmetrie für Terminal

Das Feature Terminal unterstützt nun einen Flächenmultiplikationsfaktor (verfügbar im Abschnitt Advanced Settings nach Aktivierung der Advanced Physics Options). Dieser berücksichtigt die Symmetrie, indem er die Terminalfläche skaliert, sodass verbundene Schaltungen oder Lasten das gesamte Gerät erkennen, auch wenn nur ein Teil modelliert wird. Beispielsweise sollte ein Faktor von 2 verwendet werden, wenn das Modell die Hälfte des Geräts darstellt. Das Update ist für die Interfaces Electrostatics, Electric Currents und Magnetic and Electric Fields verfügbar.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Boundary Terminal, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Resonatormodell im Grafikfenster.

Ein Modell, das die Hälfte eines Lamb-Wellen-Resonators darstellt. Der neue Flächenmultiplikationsfaktor wird im Einstellungsfenster des Features Boundary Terminal angezeigt.