COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights


Heat Transfer Module Updates


Heat Transfer 모듈 사용자를 위해서 표면-대-표면 복사에 대한 방향 종속 표면 특성, 새로운 Porous Medium 기능, 그리고 Phase Change Interface 경계 조건이 포함되었습니다. 이러한 열 전달 기능들에 대해 아래에서 자세히 살펴 보시기 바랍니다.


Phase Change Interface Boundary Condition


새로운 Phase Change Interface 경계 조건이 Deformed Geometry 기능과 결합하여 서로 다른 두 상에 해당하는 두 개의 도메인 사이의 계면을 정의합니다. 이 경계 조건은 Stefan 조건을 기반으로 합니다. 이 조건에서 상 변화 온도를 설정하고, 상 변화 잠열로부터 전방 속도를 정의하여 고체 면과 열 유속 점프 평가를 지정합니다. 이 경계 조건은 상 변태를 변화가 급격한 계면으로 모델링하며, Tin Melting front 모델에서 볼 수 있는 순수 금속 용융 또는 동결 건조(Freeze-Drying) 모델에서 볼 수 있는 응고 또는 승화를 포함하는 여러 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

기체 및 고체 상(왼쪽) 그리고 상 변화 계면, 온도 및 총 열 유속 유선(오른쪽)

기체 및 고체 상(왼쪽) 그리고 상 변화 계면, 온도 및 총 열 유속 유선(오른쪽)



Heat and Moisture Transport in Porous Media


습윤 공기와 액체 상태의 물로 채워진 다공성 매질에서 열 및 수분 전달이 결합된 현상을 모델링하기 위한 새로운 인터페이스 기능이 있습니다. Moisture Transport in Porous Media 인터페이스는 기본적으로 Hygroscopic Porous Medium 기능을 제공하며, 수증기 대류 및 확산뿐만 아니라, 액체 물 대류 및 모세관 흐름에 의한 다공성 매체에서의 수분 이동을 모델링 하는데 사용할 수 있습니다. 이 인터페이스는 액체 모세관 흐름을 모델링하고, 중력에 의한 효과를 지원하여 총 압력 변화로 인한 액체 및 기체 상태의 대류에 대하여 처리합니다. Moist Air 기능과 결합하여 다공성 매질에서의 습윤 공기 흐름 효과를 모델링 할 수 있습니다.

Heat Transfer 인터페이스에서 Moist Porous Medium 도메인 기능은 고체, 액체 물 그리고 습윤 공기 속성에서 개별적으로 유효한 물성 특성을 정의합니다. Moist Air 하위 노드는 수분 함량을 고려하여 물성 특성을 정의하고, 습윤 공기에서의 대류 플럭스 및 확산 엔탈피 플럭스를 계산합니다. Liquid Water 하위 노드는 액체 물 포화도와 속도 장을 정의하며, 가능한 경우 Heat and Moisture 다중 물리 결합 기능을 이용하여 자동으로 설정 할 수도 있습니다. 고체 특성은 Porous Matrix 하위 노드에 의해서 처리됩니다. 이러한 기능들은 건조 및 증발 냉각 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

건조하고 더운 공기 흐름에 노출된 습한 샘플에서 증기 농도와 총 플럭스에 대한 유선 흐름. 5.6 버전에서 다공성 매질에서 열 및 습윤 공기 수송을 위한 기능으로 인하여 모델 설정이 용이합니다.

건조하고 더운 공기 흐름에 노출된 습한 샘플에서 증기 농도와 총 플럭스에 대한 유선 흐름. 5.6 버전에서 다공성 매질에서 열 및 습윤 공기 수송을 위한 기능으로 인하여 모델 설정이 용이합니다.



New Porous Medium Feature


다공성 매체를 다룰 수 있는 새로운 기능이 고체, 유체 및 부동 유체와 같은 다양한 단계를 정의하는 데 유용합니다. Heat Transfer in Porous Media 인터페이스에서 Porous Medium은 Fluid, Porous Matrix 및 경우에 따라서 Immobile Fluids 와 같은 각 상에 대한 하위 기능을 사용하여 재료 구조를 관리하는 데 사용됩니다. 이 작업 방식은 명확성을 높이고 사용자 직관성을 개선합니다. 또한 더 자연스러운 방식으로, 다공성 매체에서 다중 물리 연동을 용이하게 합니다. Moisture Transport 및 Porous Media Flow 인터페이스와 결합 된 다공성 매체의 열 전달 개선으로 다공성 매체의 비등온 흐름 및 잠열 저장을 모델링 할 수 있습니다.

이러한 설정은 다음 모델에서 볼 수 있습니다:

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


Heat Transfer in Porous Media 인터페이스에서 Porous Medium의 하위 항목으로 결합된 유체, 고체, 부동 유체 등의 다공성 매질. 설정 창은 다공성 매체의 여러 단계에서 유효 열전도율을 정의하는 모델 선택을 보여줍니다

Heat Transfer in Porous Media 인터페이스에서 Porous Medium의 하위 항목으로 결합된 유체, 고체, 부동 유체 등의 다공성 매질. 설정 창은 다공성 매체의 여러 단계에서 유효 열전도율을 정의하는 모델 선택을 보여줍니다



Directional Dependent Surface Properties for Surface-to-Surface Radiationure


Surface-to-Surface Radiation 인터페이스에서 광 조사(ray shooting) 방법을 선택하면, 이제 복사 입사각에 따라 표면 속성을 정의할 수 있습니다. 이는 표면 방사율, 반사율 및 투과율을 Opaque Surface 및 Semitransparent Surface 기능에서 사용할 수 있습니다. 이 기능은 열 복사를 다른 방향으로 다르게 흡수, 반사 및 전달하는 결 또는 패턴이 있는 표면을 시뮬레이션 하고자 할 때 유용합니다.

Definition 노드 아래의 directionalEmissivity 함수(강조 표시된) 및 Graphics 창의 해당 함수 플롯에서 방향 종속 방사율을 정의하는 Opaque Surface 기능.

Definition 노드 아래의 directionalEmissivity 함수(강조 표시된) 및 Graphics 창의 해당 함수 플롯에서 방향 종속 방사율을 정의하는 Opaque Surface 기능.



Semitransparent Surface for Radiation in Participating Media


Radiation in Participating Media 인터페이스에서 새로운 Semitransparent Surface 기능을 사용할 수 있습니다. 외부 경계에서 외부 복사 강도를 정의하고 표면에서 확산 또는 투과되는 유입 강도의 일부를 고려할 수 있습니다. 내부 경계에서는 표면 양쪽의 복사 강도가 고려됩니다. 이 경계 조건은 참여 매체 샘플의 투과 매질로부터 오는 입사 복사를 모델링 하는데 특히 유용합니다. 예를 들어, 참여 매체의 복사 속성 특징에 대하여 모델링하는 경우가 이에 해당합니다. 이 기능은 Radiative Cooling of a Glass Plate with Semitransparent Surfaces 모델에서 살펴볼 수 있습니다.

Radiation in Participating Media 인터페이스의 Semitransparent Surface 경계 조건에 대한 사용자 인터페이스는 경계 양쪽의 표면 투과율과 외부 경계에 사용되는 외부 복사 강도를 정의하는 사용자 입력을 제공하고 있습니다.

Radiation in Participating Media 인터페이스의 Semitransparent Surface 경계 조건에 대한 사용자 인터페이스는 경계 양쪽의 표면 투과율과 외부 경계에 사용되는 외부 복사 강도를 정의하는 사용자 입력을 제공하고 있습니다.



Thermal Contact and Symmetry for Layered Material


새로운 기능은 적층 물성에 대한 모델링 기능을 확장합니다. 새로운 Thermal Contact, Interface 기능을 사용하면 층 사이의 열 저항을 담당하는 적층된 쉘들의 적층 사이의 내부 경계 면에서의 표면 요철과 간격을 적용할 수 있습니다. 이는 Thermal Expansion of a Laminated Composite Shell with Thermal Contact, Interface 모델에서 입증된 대로 열 성능에 대한 박리 효과를 모델링하는 데 필요합니다. 또한, Heat Transfer in Shells 인터페이스에서 도입된 Symmetry 기능을 사용하면 모서리에서 대칭 조건을 설정하여 대칭 모델의 크기를 줄일 수 있습니다.

적층 레이아웃 미리보기(오른쪽)에 표시된 두 적층 사이에서의 열 저항이 있는 두 적층 물성을 포함하는 모델. Settings 창은 전도 및 복사를 통해 열 접촉 속성을 정의하기 위한 입력 항목들을 제공합니다. 모델 트리에 있는 Symmetry 조건에 의해서 모델 형상 크기가 감소되었습니다.

적층 레이아웃 미리보기(오른쪽)에 표시된 두 적층 사이에서의 열 저항이 있는 두 적층 물성을 포함하는 모델. Settings 창은 전도 및 복사를 통해 열 접촉 속성을 정의하기 위한 입력 항목들을 제공합니다. 모델 트리에 있는 Symmetry 조건에 의해서 모델 형상 크기가 감소되었습니다.



Automatic Detection of Ideal Gas Material in Heat Transfer in Fluids


다양한 열 전달 인터페이스 내에서 사용할 수 있는 Fluid 기능은 계산 효율성을 향상시키기 위해 이상 기체 가정을 활용하도록 업데이트되었습니다. Fluid type 목록의 From material 옵션은 각 도메인 선택에 적용된 재료가 이상 기체인지 여부를 자동으로 감지하고 각 경우에 대해서 관련 속성을 사용합니다. 예를 들어, 압축성 비등온 흐름에서 압력 일을 계산할 때, 계산 속도를 높일 수 있습니다. COMSOL Multiphysics® 및 Material Library에서 사용 가능한 기체는 이상 기체로 모델링되기 때문에, 압축성 비등온 흐름을 가진 많은 모델이 이러한 개선된 혜택을 받을 것으로 예상됩니다.

LED 전구에서 온도 분포(표면 그림)와 속도(화살표 및 유선). 자동적으로 이상 기체 공식이 적용되어 COMSOL Multiphysics 5.6 버전에서 계산 시간이 10% 단축됩니다.

LED 전구에서 온도 분포(표면 그림)와 속도(화살표 및 유선). 자동적으로 이상 기체 공식이 적용되어 COMSOL Multiphysics 5.6 버전에서 계산 시간이 10% 단축됩니다.



Heat and Energy Balance


에너지 및 열 수지 정의에 대한 후처리 변수가 새로운 구성을 포함하도록 확장되었습니다. 특히, 면 외부 열원을 고려하기 위한 비등온 흐름; 체적 힘, 점성 소산 및 압력 일; 경계 응력; 내부 벽의 수직 속도가 0이 아닌 경우의 엔탈피 플럭스가 이에 해당합니다. 후처리 변수 또는 에너지 및 열 수지 정의가 적층 재료로 확장되었습니다. 에너지 및 열 수지는 시뮬레이션 정확도를 확인하기 위해 솔버 오류 추정치에 대한 대체 기준을 제공합니다. 이 기능은 Electronic Chip Cooling 모델에서 확인할 수 있습니다.

교차 흐름 열교환기 모델의 에너지 수지 확인. 뜨거운 입구로 들어가는 총 순 에너지 비율은 전체 모델의 에너지 수지와 비교됩니다.

교차 흐름 열교환기 모델의 에너지 수지 확인. 뜨거운 입구로 들어가는 총 순 에너지 비율은 전체 모델의 에너지 수지와 비교됩니다.



New and Updated Tutorial Models and Applications


Heat Transfer 모듈에서 새롭게 업데이트된 모델과 애플리케이션을 제공합니다.

Freeze Drying

기체 및 고체 상(왼쪽) 그리고 상 변화 계면, 온도 그리고 총 열 유속 유선(오른쪽)

기체 및 고체 상(왼쪽) 그리고 상 변화 계면, 온도 그리고 총 열 유속 유선(오른쪽)

Radiative Cooling of a Glass Plate with Semitransparent Surfacesator

10초간 냉각 후 반투명 유리판 표면에서의 온도 분포

10초간 냉각 후 반투명 유리판 표면에서의 온도 분포


Tin Melting Front

Tin Melting Front 듀토리얼 모델이 새로운 Phase Change Interface 기능을 사용하여 상 변화 전면을 포착하는 것으로 업데이트 되었습니다.

Tin Melting Front 듀토리얼 모델이 새로운 Phase Change Interface 기능을 사용하여 상 변화 전면을 포착하는 것으로 업데이트 되었습니다.

Evaporation in Porous Media with Large Evaporation Rates

습기 및 액체 물의 수송을 모델링하기 위해 새로운 Moisture Transport in Porous Media 인터페이스를 사용한 것으로 업데이트 되었습니다.

습기 및 액체 물의 수송을 모델링하기 위해 새로운 Moisture Transport in Porous Media 인터페이스를 사용한 것으로 업데이트 되었습니다.


Inline Induction Heater

Inline Induction Heater 애플리케이션은 이제 면에 경계층 메시를 사용합니다.

Inline Induction Heater 애플리케이션은 이제 면에 경계층 메시를 사용합니다.