COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights
Polymer Flow Module
이 제품은 폴리머, 식품, 제약, 화장품, 가정 및 정밀 화학 산업 등의 다양한 공정에서 발견되는 유체를 적용하기 위한 viscoelastic 및 inelastic non-Newtonian 모델을 포함하고 있으며, COMSOL Multiphysics의 확장 모듈입니다. 또한, Polymer Flow 모듈은 코팅, 액체의 혼합 및 금형 충전에 적용하여 액체-공기 계면의 형상을 예측하기 위해서 자유 계면을 추적하는 방법을 제공합니다.
Viscoelastic Fluid Models
점탄성 유체 모델은 이러한 유형의 유체에서 탄성을 고려합니다. 유체가 변형됨에 따라 유체가 원래대로 되돌아가고자 하는 방향으로 작용하는 일정량의 힘이 존재합니다. 이러한 유체의 전형적인 예는 폴리머 용융물, 페인트 및 단백질 현탁액입니다. Polymer Flow 모듈은 Oldroyd-B, Gisekus, FENE-P 및 LPTT 모델과 같은 다양한 점탄성 유체 모델을 포함하고 있습니다. 이 모델은 유체에 의해 가해지는 힘, 도포된 코팅의 균일성, 폴리머 경화가 포함된 금형 충전 정도를 예측하는데 적용할 수 있습니다.
이 예제는 Oldroyd-B 유체 모델을 적용하여 표면 장력의 작용하에 점탄성 필라멘트가 얇아지는 현상을 모델한 것입니다. 폴리머 이완 시간보다 짧은 시간 동안 필라멘트는 비드-온-스트링(beads-on-a-string) 구조로 발달됩니다. 이완 시간보다 훨씬 큰 시간에서 솔루션은 기하 급수적으로 얇아지는 얇은 실 구조물로 연결된 거의 구형 방울로 구성됩니다.
Inelastic Non-Newtonian Flow Models
점탄성 모델 외에도 Polymer Flow 모듈에는 광범위한 비탄성 비-뉴턴 모델을 특징으로 합니다. 대부분의 모델은 일반적이며 전단 희석(shear thinning)과 전단 농축(shear thicking)을 설명하는데 사용됩니다. 보다 구체적인 분야로는 점소성 및 요변성 유체 모델입니다. 콜로이드 현탁액은 점도가 전단속도에 따라서 실질적으로 증가하는 전단 농축 거동을 보일 수 있습니다. 예로 들어 시럽이나 케찹같은 또 다른 현탁액은 전단 속도에 따라서 점도가 감소하는 전단 희석 거동을 보일 수 있습니다. 요변성 유체는 점도가 전단 속도의 지속시간에 따라서 감소하는 시간 의존성을 가지고 있습니다. 이러한 유체들을 묘사하는 모델은 모두 비탄성적이지만, 매우 비뉴턴적인 거동을 설명합니다.
전단 희석 유체를 사용한 슬롯 다이 코딩 모델. 사출 속도와 금형의 속도는 균일한 두께의 코팅을 얻기 위해서 매우 중요합니다.
Multiphase Flow Models
코팅, 자유 계면 및 금형 충전을 시뮬레이션할 때 액체-공기 계면을 모델링 할 수 있도록 Polymer Flow 모듈에는 표면 추적 방법을 기반으로 하는 세 가지의 분리 다상 유동 모델인 Level Set, Phase Field 및 Moving Mesh 방법이 포함되어 있습니다.
용융 고무 용액의 금형 충전
New Averaging Options for Fluid Properties Across Phase Interfaces
이상(two-phase) 유동 시뮬레이션에서 밀도나 점도 비율이 클 때, 상 계면 전체에 체적 평균 유체 특성을 사용하면 과도한 번짐이 발생할 수 있습니다. 유체 특성에 대한 천이 영역을 선명하게 하거나, 천이 영역을 두 상 중 하나로 대체하면 경우에 따라 정확도나 수렴이 향상 될 수 있습니다. 5.6버전에서는 밀도와 점도 모두에 대해 평활화된 Heaviside 함수와 하모닉(harmonic) 부피 평균을 사용할 수 있습니다. 점도의 경우 질량 평균화 및 하모닉 질량 평균화 또한 옵션으로 제공됩니다.
공기-물 계면에서 점도를 평균화하기 위한 다양한 옵션.
Easier Setup for Phase Field and Level Set Models
Level Set 및 Phase Field 인터페이스가 재구성되었습니다. 두 개의 Initial Values 노드가 기본적으로 추가되고, 이전에 사용된 Initial Interface 기능이 제거되었습니다. 대신 초기 인터페이스는 초기 단계가 다른 두 Initial Values 노드 사이의 경계에 자동으로 배치됩니다.
Initial Values, Fluid 2 기능에 대한 설정. Initial Interface 기능은 더 이상 필요하지 않습니다. 레벨셋 또는 위상 필드 함수의 초기 분포는 Phase Initialization 해석 단계에서 해석됩니다.
Initial Values, Fluid 2 기능에 대한 설정. Initial Interface 기능은 더 이상 필요하지 않습니다. 레벨셋 또는 위상 필드 함수의 초기 분포는 Phase Initialization 해석 단계에서 해석됩니다.
New Tutorial Models
Polymer Flow 모듈은 관련된 여러 튜토리얼 모델들을 제공합니다.
Rubber Injection Molding
 고무 사출 성형의 3차원 시뮬레이션. 위상 필드(phase field) 방법은 고무와 밀려나는 공기 사이의 계면을 추적하는데 사용됩니다. 고무는 전단-희박 비탄성 비뉴턴 power law 유체로 모델링 됩니다. |
Slot Die Coating 2D
 2차원에서 2상 중 하나에서 power-law 비뉴턴 유체로 모델링된 슬롯 다이 코팅 과정 공정. 결과는 돌출 효과를 이용하여 3차원 원근감을 제공합니다. |
Slot Die Coating 3D
 위의 2차원 모델에 비해 깊이에 따라서 비대칭이 도입되는 슬롯 다이 코팅 공정의 모델이므로, 3차원 모델링이 필요합니다. |
Beads on a String
 표면 장력이 작용하는 상태에서 점탄성 필라멘트가 얇아지는 모델. 이완 시간보다 더 큰 시간에서 솔루션은 기하 급수적으로 얇아지는 실 구조물로 연결된 거의 구형 방울로 이루어 집니다. |
Cylinder Flow, Viscoelastic
 점탄성 흐름에 대한 검증 모델. 실린더 주위의 항력 계수는 과학 간행물의 매우 정확한 계산과 비교됩니다. |
Power Law Mixer
 4개의 날을 가진 단일 임펠러가 있는, 바닥이 평평한 용기 내부의 유동 모델. 시뮬레이션 된 유체는 전단 희석인 물에서 1% Carbopol® 폴리머 용액입니다. |
