COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights


Particle Tracing Module Updates


Particle Tracing 모듈 사용자를 위해 액적의 증발을 위한 전용 기능, 입자 재료의 특성을 정의하기 위한 Material 노드의 더 쉬운 사용, 그리고 점성 유체내의 작은 입자를 모델링 하기 위한 새로운 Newtonian, ignore inertial 공식이 포함 되었습니다. 더 자세한 내용은 아래에서 보시기 바랍니다.


Droplet Evaporation


전용 Droplet Evaporation 노드를 사용하여 가스 내에서 액적 입자가 증발하는 모델을 처리할 수 있습니다. 증발율은 액적 표면의 포화 증기압과 액적 증기가 주변 가스로 확산되는 계수를 기반으로 계산됩니다. Droplet Evaporation 노드는 단순화된 Maxwell 확산 모델, 더 상세한 Stefan–Fuchs 모델, 그리고 증발 상수를 직접 지정하는 옵션을 지원합니다.

일반적으로 증발하는 물방울은 주변 기체의 온도를 기반으로 정상 상태 온도(습구 온도라 부르는)에 접근합니다. 정상 상태 온도를 알고 있다면 직접 지정할 수 있습니다. 또는 Stefan–Fuchs 증발 모델을 사용하고 입자 온도를 해석 하는 경우, 액적 가열 기간뿐만 아니라 정상상태 증발을 모델링 할 수 있습니다. 이것은 주변 공기가 방출되는 물방울보다 훨씬 더 뜨거울 때, 가열 시간이 전체 물방울 수명의 상당 부분을 나타낼 수 있기 때문에 유용할 수 있습니다.

주변 공기로 운반되는 물방울의 증발. 입자 크기와 색상 표현은 입자 질량에 비례합니다.

주변 공기로 운반되는 물방울의 증발. 입자 크기와 색상 표현은 입자 질량에 비례합니다.



Particle Properties from Material


Particle Tracing for Fluid Flow 인터페이스에서 입자 재료 특성은 직접 설정하는 대신Material 노드로부터 취할 수 있습니다. 이러한 변경으로 인해 입자 추적 모델에서 Material Libraries를 보다 효과적으로 사용할 수 있습니다. 또한 여러 힘이 동일한 재료 특성을 사용할 때 일부 중복을 제거합니다. 이 특성은 한 번 지정하면 됩니다.

기본적으로, 모든 Particle Tracing for Fluid Flow 모델은 입자 밀도를 지정해야 합니다. 모델에 추가된 부가적인 힘과 기능에 따라 다른 재료 특성이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, Dielectrophoretic Force 도메인 조건에는 입자 상대 유전율 및 전기 전도도가 필요합니다. 이러한 것들은 입자 밀도를 정의 하는데 사용된 동일한 재료에서 자동으로 가져옵니다. 또한 Material Libraries에서 가져 오는 대신 재료 속성을 사용자 정의로 만드는 옵션도 있습니다. 새로운 Droplet Evaporation 노드를 사용하여 증발하는 액적을 입자모델로 처리할 때, 다른 Material 노드에서 증기상태의 속성을 가져올 수도 있습니다.

Material Libraries의 내장된 석영으로부터 입자 밀도를 가져오는 일반적인 사용 방법.

Material Libraries의 내장된 석영으로부터 입자 밀도를 가져오는 일반적인 사용 방법.



New Formulation for Tracing Small Particles in Fluids


Particle Tracing for Fluid Flow 인터페이스에서 새로운 입자 추적 공식을 사용할 수 있습니다. Newtonian, ignore inertial terms 이라고 하는 이 공식은 입자에 미치는 모든 다른 힘의 균형을 맞춘다고 가정하면서 입자 위치에 대한 1차 방정식을 해석합니다. 본질적으로 이것은 입자가 유체에 처음 투입될 때 입자의 가속을 무시합니다.

일반적으로, 유체에서 입자의 가속도를 분석하는데 필요한 시간 단계는 입자 직경의 제곱으로 조정됩니다. 결과적으로 매우 작은 입자(유체에 따라, 약 수십 마이크론 이하)의 완전한 관성 처리에는 매우 작은 시간 단계가 필요하며, 해석이 다소 느려질 수 있습니다. 새로운 Newtonian, ignore inertial terms 공식은 추가적인 수치 불안정성을 발생시키기 않고 훨씬 더 큰 시간 단계를 취할 수 있게 합니다. 이 새로운 기능은 Dielectrophoretic Separation of Platelets from Red Blood Cells 및 Particle Trajectories in a Laminar Static Mixer 모델에서 볼 수 있습니다.

Newtonian, ignore inertial terms 공식 선택 시 물리 인터페이스 설정 및 방정식 표시.

Newtonian, ignore inertial terms 공식 선택 시 물리 인터페이스 설정 및 방정식 표시.



Number Density Calculation


새로운 Number Density Calculation 기능을 사용하여 시뮬레이션 도메인 내의 입자 수 밀도를 계산할 수 있습니다. 밀도는 각 도메인 매시 요소에 대해 평균화 됩니다.

RF 커플러의 기체 분자. 수 밀도는 형상 중간에 슬라이스 플롯을 통해 로그 스케일로 표시됩니다. 가장 높은 수 밀도는 분자가 형상에 들어가는 왼쪽(빨강)에 있습니다.

RF 커플러의 기체 분자. 수 밀도는 형상 중간에 슬라이스 플롯을 통해 로그 스케일로 표시됩니다. 가장 높은 수 밀도는 분자가 형상에 들어가는 왼쪽(빨강)에 있습니다.



Improved Convective Heating and Cooling


입자 온도를 해석할 때, 입자에 대류 가열 또는 냉각을 적용하는 두 가지 방법이 있습니다. 먼저, 열전달 계수 h 를 직접 지정할 수 있습니다. 또는 입자 너셀 수 Nu 및 유체의 열 전도도 k를 지정합니다. 그러면 열 전달 계수가 자동으로 계산됩니다.

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Random Sampling of Mass, Temperature, and Other Variables


입자의 보조 종속변수를 초기화 할 때, 초기값을 결정론적으로 샘플링 하거나 COMSOL Multiphysics® 버전 5.6의 새로운 기능으로 무작위로 샘플링 할 수 있습니다. 랜덤 옵션을 사용하는 경우 내장된 정규분포, 로그 정규분포, 또는 균일 분포에서 샘플링 할 수 있습니다. Particle Tracing for Fluid Flow 인터페이스의 경우 이러한 분포로부터 초기 입자 질량 또는 직경을 샘플링 할 수도 있습니다. 직경을 샘플링 할 때 에어로졸 입자의 크기 분포를 설명하는 일반적 방법인 Sauter 평균 직경을 입력하는 옵션이 내장되어 있습니다. Sauter 평균 직경은 입자 크기 분포를 설명하기 위한 다른 새로운 변수와 함께 후 처리에서도 사용할 수 있습니다.

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로그 정규 직경 분포로 방출된 입자. 이러한 분포는 이전 버전보다 5.6버전에서 설정하기가 훨씬 쉽습니다.

로그 정규 직경 분포로 방출된 입자. 이러한 분포는 이전 버전보다 5.6버전에서 설정하기가 훨씬 쉽습니다.



Easier Sampling from Uniform Distributions


입자의 보조 종속변수를 초기화 할 때, 초기 값이 균일 분포에서 샘플링 되는 경우, 분포에서 최대 값과 최소 값을 지정합니다. 이전에는 평균과 표준 편차를 지정해야 했습니다. 이는 또한 Particle Tracing for Fluid Flow 인터페이스에서 입자 질량 및 직경의 초기 값에 적용됩니다.

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Random Sampling of Vacuum Wavelength, Frequency, and Other Variables


입자의 보조 종속변수를 초기화 할 때, 초기 값을 결정론적으로 또는 새로운 버전 5.6의 무작위로 샘플링 할 수 있습니다. 랜덤 옵션을 사용하는 경우, 내장된 정규분포, 로그 정규분포 또는 균일분포에서 샘플링 할 수 있습니다. 광선이 다색인 경우, 파장 또는 주파수 분포에서 결정론적 또는 무작위로 샘플링 할 수도 있습니다.

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Improvements to the Space Charge Limited Emission Multiphysics Coupling


Charged Particle Tracing 인터페이스와 함께 사용되는 Space Charge Limited Emission 다중물리 노드는 상당히 안정적으로 개선 및 업그레이드가 있습니다. 이 기능은 이전 버전에 비해 더 적은 자유도를 사용하며, 2D 축 대칭 모델에서 정확도 또한 크게 향상되었습니다. 이 기능은 Pierce Electron Gun 및 Child’s Law Benchmark 모델에서 확인할 수 있습니다.

Velocity Offset for Thermal Re-Emission


분자가 표면에 흡착된 다음 열 속도 분포를 사용하여 시뮬레이션 영역으로 방출되도록 하는 Thermal Re-Emission 노드는 이제 벽 속도를 설정할 수 있습니다. 회전하는 기준프레임에서 입자를 추적할 때, 기준 프레임 속도로 벽 속도를 오프셋 하는 내장 옵션이 있습니다. 벽을 관성 (또는 실험실)프레임에 대해서 효과적으로 고정 시킵니다. 업데이트 된 Turbomolecular Pump 모델에서 이 기능을 볼 수 있습니다.

Ionization Node Improvements


Charged Particle Tracing 인터페이스의 Collisions 에 추가하는 Ionization 노드가 개선 되었습니다. 각 이온화 반응 후에 1차 전자, 이차 전자, 및 이온화된 종이 방출되는지 여부를 개별적으로 제어할 수 있습니다.

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Accumulators on Particle Collisions


Charged Particle Tracing 인터페이스를 사용하는 Monte Carlo 충돌 모델에서, 입자가 배경 가스와 충돌 할 때마다 기여하는 도메인 변수(누적변수라 부르는)를 정의할 수 있습니다. 이를 통해 시뮬레이션 도메인 전체에서 충돌의 수 밀도를 효과적으로 추적할 수 있습니다.

색선은 희박 배경 가스내의 입자를 보여줍니다. 색 표현은 가스 분자와 부딪친 수에 비례합니다. 충돌이 발생할 때마다 충돌이 발생한 매시 요소의 누적 변수 값이 증가하며, 그레이스케일 필드로 표시됩니다.

색선은 희박 배경 가스내의 입자를 보여줍니다. 색 표현은 가스 분자와 부딪친 수에 비례합니다. 충돌이 발생할 때마다 충돌이 발생한 매시 요소의 누적 변수 값이 증가하며, 그레이스케일 필드로 표시됩니다.



New and Updated Tutorial Models


Charged Particle Tracing 인터페이스를 위한 새로운 Pierce Electron Gun 튜토리얼과 진공 시스템 모델링을 위한 크게 개선된 Turbomolecular Pump 튜토리얼을 제공합니다.

Pierce Electron Gun

피어스(Pierce) 전자총의 전자는 음극(아래)에서 출발하여 양극(위)에 도달하며 가속됩니다. 배경 윤곽선(빔 내에서 완벽한 수평)은 전위를 표시하고 유선은 전기장 방향을 표시합니다.

피어스(Pierce) 전자총의 전자는 음극(아래)에서 출발하여 양극(위)에 도달하며 가속됩니다. 배경 윤곽선(빔 내에서 완벽한 수평)은 전위를 표시하고 유선은 전기장 방향을 표시합니다.

Turbomolecular Pump

업데이트된 터보 분자 펌프 모델은 펌프의 최대 압축비 및 속도 계수를 보여줍니다. 업데이트된 버전에서 문헌과 더 잘 일치합니다.

업데이트된 터보 분자 펌프 모델은 펌프의 최대 압축비 및 속도 계수를 보여줍니다. 업데이트된 버전에서 문헌과 더 잘 일치합니다.