COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights


Battery Design Module Updates


Batteries & Fuel Cells 모듈의 명칭이 5.6버전에서 Battery Design모듈로 변경됩니다. 하지만, Batteries & Fuel Cells 모듈에서 사용하던 모든 기능이 Battery Design모듈에서도 유지됩니다. 기존 Batteries & Fuel Cells 모듈 라이선스 사용자는 5.6버전으로 업그레이드할 때 Battery Design 모듈을 받을 것입니다. 또한, iterative solvers가 자동으로 보여지도록 생성되고, 새로운 Linearization 옵션이 도입됩니다. 그리고 두 개의 튜토리얼 모델이 새롭게 추가됩니다.


Automatic Generation of Iterative Solvers


솔버 설정을 수행할 수 있는 해석 단계 노드에서 기존에 기본으로 사용되는 Direct 솔버뿐만 아니라, Iterative Geometric 과 Algebraic Multigrid 솔버가 자동적으로 생성됩니다. 커다란 모델을 해석 시 메모리 사용 절감 및 해석 시간 단축을 할 수 있습니다.


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Highly Conductive Porous Electrode

새로운 Highly Conductive Porous Electrode 도메인 노드가 대부분의 전기화학 인터페이스에서 제공됩니다. 이 기능은 전자를 전도하는 전극상에서 전도도가 높은 다공성 전극에 사용할 수 있습니다. 이 기능을 통해 전극 퍼텐셜을 공간 변수가 아닌 전역 변수로 대체할 수 있어 문제의 자유도 개수를 줄일 수 있게 됩니다.


Linearization of Concentration Dependence in Electrode Kinetics

새로운 Linearization 옵션은 화학양론계수가 비정수(nonunit)인 경우 음수의 지수함수를 계산하게 되는 이슈를 피하기 위해 전극 반응속도론을 개선합니다. 이 기능은 평형전위를 설정하기 위한 Nernst 공식과 교환전류밀도를 설정하기 위한 Mass action law 또는 Lumped multistep을 함께 사용하도록 설정한 경우, Tertiary Current Distribution 인터페이스의 Electrode Reaction 노드와 Porous Electrode Reaction 노드에서 제공되고 있습니다. Linearization 옵션은 새로 모델을 만들면 디폴트로 설정되고, Nernst 공식과 mass action law 또는 lumped multistep 반응속도론 옵션을 사용하는 모든 튜토리얼 모델에서 사용됩니다.


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New Porous Medium Feature

고체, 유체, 그리고 부동 유체와 같이 서로 다른 상을 정의하기 위해 새로운 다공성 매질 기능이 제공됩니다. Heat Transfer in Porous Media 인터페이스에서 Porous Medium 기능은 Fluid, Porous Matrix, 그리고 필요에 따라 Immobile Fluids와 같은 각각의 상을 위한 세부기능을 지닌 물질 구조를 다루기 위해 사용됩니다. 새로운 작업환경은 더욱 더 명확성을 높이고, 사용자 경험을 개선합니다. 또한 다공성 매질에서 다중물리 커플링을 더욱 자연스러운 방식으로 할 수 있도록 도와줍니다. Moisture Transport 인터페이스와 Porous Media Flow 인터페이스를 함께 사용하면 다공성 매질의 열전달이 개선되어 다공성 매질에서 비등온 유동과 잠열저장을 모델링할 수 있습니다.

아래의 모델에서 새로운 설정을 확인할 수 있습니다.

  • heat_pipe
  • frozen_inclusion
  • evaporation_porous_media_large_rate
  • porous_microchannel_heat_sink
  • convection_porous_medium
  • carbon_deposition
  • monolith_3d
  • steam_reformer


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Revamped Porous Media Features for Transport of Diluted Species

새로운 Porous Medium 노드를 사용하기 위해 Transport of Diluted Species in Porous Media 인터페이스가 개선되었습니다. Porous Medium과 Unsaturated Porous Medium 도메인 노드가 새롭게 제공됩니다. 다공성 매질에서 다중 상(multiple phases)에 해당하는 물성값을 부여하기 위해 새로운 Porous Medium 노드를 사용할 수 있습니다. 그 새로운 Porous Medium는 액체, 기체, 그리고 다공성 매트릭스의 특성을 정의하기 위한 목적으로 사용됩니다. Ceramic Water Filter with Activated Carbon Core 튜토리얼 모델에서 이 기능을 확인할 수 있습니다.

세라믹 워터 필터 캔들에서 오염물질의 농도.

세라믹 워터 필터 캔들에서 오염물질의 농도.



New and Enhanced Functionality for the Electrical Circuit Interface

Electrical Circuit 인터페이스가 Time Dependent해석에서 “이벤트 기반” Switch 기능을 갖추게 되었습니다. 회로에서 특정 연결을 즉각적으로 온/오프 스위칭하도록 모델링할 수 있습니다. 스위치 타입은 전류 컨트롤(Current controlled), 전압 컨트롤(Voltage controlled), 또는 사용자 정의 불린 표현에 의한 컨트롤이 있습니다.

더욱이 Parameterized Subcircuit Definitions가 추가되었습니다. Subcircuit Instance와 함께 사용자가 작은 회로를 포함하는 고유의 building blocks을 생성할 수 있고, 더욱 큰 회로에서 그들을 다중 파라미터화 변형해서 사용할 수도 있습니다. 최종적으로, 상태, 이벤트, 솔버 절차가 향상되었고, 특히, 비선형(반도체) 소자의 시간 해석이 더욱 강화되었습니다.

회로 개선점들은 AC/DC 모듈에서 주로 개발되었지만, Electrical Circuit 인터페이스를 사용할 수 있는 다른 모듈들에서도 함께 개선되었습니다.

아래 업데이트된 모델에서 새로운 기능을 확인하실 수 있습니다:

  • operational_amplifier_with_capacitive_load
  • battery_over_-_discharge_protection_using_shunt_resistances
  • p_-_n_diode_circuit
  • reverse_recovery_of_a_pin_diode


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Wide Support for Eigenfrequency Analysis

이제 Eigenfrequency 해석이 Electric Currents, Electric Currents in Shells, Electric Currents in Layered Shells, Electrical Circuit, Electrostatics, and Magnetic Fields와 같은 대부분의 AC/DC 모듈의 인터페이스에서 지원됩니다. Magnetic Fields 인터페이스에서 full-wave cavity 모드 해석을 지원할 뿐만 아니라, 전기회로를 포함하는 모델에서 eigenfrequency 해석을 하는 것이 가능합니다. Eigenfrequency 해석지원은 주로 AC/DC 모듈에서 개발되었지만, 그에 영향을 받은 물리 인터페이스를 제공하는 다른 모듈에서도 마찬가지로 개선되었습니다.

간단한 RCL 회로의 공명(resonance) 피크. Eigenfrequency와 Q-factor를 해석하고 분석적으로 계산한 값들과 비교하였습니다.

간단한 RCL 회로의 공명(resonance) 피크. Eigenfrequency와 Q-factor를 해석하고 분석적으로 계산한 값들과 비교하였습니다.



New Lithium Sulfur Battery Tutorial Model

리튬-황 배터리에서 다양한 C-rate의 충방전 거동을 모델링하는데 사용될 수 있는 Lithium-Sulfur Battery 튜토리얼이 새롭게 Application Library에 추가되었습니다. 그 모델은 Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck 인터페이스를 사용해서 정의되었고, Saparator 노드에서 새롭게 추가된 Dissolving-Depositing Species 기능을 사용하였습니다. 새로운 Linearization 옵션에 의해 수렴성이 매우 향상되었습니다.


New Tutorial Models and Applications

두 개의 튜토리얼 모델과 하나의 앱이 Battery Design에 추가되었습니다.




Lithium-Sulfur Battery

리튬-황 배터리의 방전 전압 곡선들.

리튬-황 배터리의 방전 전압 곡선들.

1D Isothermal Nickel-Cadmium Battery

니켈-카드뮴 배터리의 방전 전압 곡선들.

니켈-카드뮴 배터리의 방전 전압 곡선들.



Lithium Battery Pack Designer

배터리 파라미터들의 파라미터 예측(estimation)을 수행해서 배터리 팩 내의 온도 분포를 모델링 하였습니다. 배터리 내부의 온도 구배의 영향을 연구하기 위해 다수의 배터리들의 배열 형태를 변경해볼 수 있습니다. (Optimization 모듈을 필요로 합니다.)

배터리 파라미터들의 파라미터 예측(estimation)을 수행해서 배터리 팩 내의 온도 분포를 모델링 하였습니다. 배터리 내부의 온도 구배의 영향을 연구하기 위해 다수의 배터리들의 배열 형태를 변경해볼 수 있습니다. (Optimization 모듈을 필요로 합니다.)