COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“RF 模块”的用户引入了静电放电和闪电脉冲的新特征、通过单击域来快速定义导电边界的功能,以及各种实用特征和功能的可用性增强。请阅读以下内容,了解有关“RF 模块”的所有更新功能。
静电放电和闪电脉冲
静电放电(ESD)和闪电会对电子元件产生有害的影响,因此 ESD 和闪电的建模仿真在许多行业中具有重要意义。“电磁波,瞬态”接口中的集总端口 和边电流 特征现在都支持预定义和参数化的用于描述 ESD 和闪电的时间脉冲函数。为了方便检查,可以在运行仿真之前绘制预览脉冲形状,以确保所选的函数参数合适。
静电放电对电路板影响的可视化效果。瞬态 集总端口特征中的扩展的人体放电模型描述了短时间内的多个电流浪涌。
“电磁波,边界元”接口中的“集总端口”特征
使用电磁波,频域 接口时,集总端口 特征普遍用于激励和终止天线、传输线及其他设备。此特征现在可以在电磁波,边界元 接口中使用,包括同轴、用户定义、通过 和均匀 集总端口类型。
15x2 半波偶极天线阵列的电场和远场增益方向图的主极化 x 分量。每个天线元件都由用户定义的集总端口类型进行激励。
“电磁波,边界元”接口中的电介质散射体
现在,边界元法支持电磁波与介电物体之间的相互作用,包括计算相关远场散射属性。您可以在电磁波,边界元 接口中使用这一新功能,需要在每个电介质散射体域中添加一个波动方程,电 节点。此外,还可以添加远场计算 节点来计算远场量,如辐射方向图。
多层阻抗边界条件
借助新功能,您可以对集肤深度较小的基板上的多个薄层(例如金属表面上的薄电介质涂层)进行建模,并使用电磁波,频域 接口中的多层阻抗边界条件 特征来描述此类薄层,需要将全局材料 节点中的多层材料 与材料 节点中的多层材料链接 结合使用。
二维轴对称支持线偏振平面波背景场
具有任意偏振和入射角的线偏振平面波 背景场类型现在可用于二维轴对称,并利用了一种扩展方法,适用于对平面波激励下的旋转体散射进行建模。与在三维中模拟同一问题相比,二维轴对称模型使用的内存和时间明显更少,对于大型电散射体来说尤其如此,并且还有助于使用更密集的网格来提高精度。在二维轴对称模型中使用线偏振平面波 背景场时,软件会自动添加方位角模数的辅助扫描。为了构建全解,在后处理过程中需要对每个方位角模式的贡献求和。您可以在新的石墨烯对圆柱散射体的隐身作用 (RF)教学案例中查看此特征的应用演示
计算前绘制解析端口模场
矩形、圆形 和同轴 端口类型的模场由解析函数描述。在新版本中,可以在运行仿真之前预览这些端口模式类型,前提是端口 边界与主轴平行。
矩形 TE10 模式的 端口设置和场。绘制按钮位于 模式类型组合框旁边。
分配导电域的用户体验更好
域中充满高导电材料时,通常不需要显式建模,但它们的边界需要被建模。理想电导体(无损)和阻抗边界条件(有损)边界条件可以应用于导电域的边界,而将域的内部移除。当导电域包含许多边界时,将边界条件分别应用于所有边界往往很麻烦,但在 6.1 版本中,新的理想电导体 和阻抗边界条件 域条件可以直接应用于导电域,而无需定位所有边界或手动移除内部结构。以下模型演示了导电域特征:
car_emiemc
dipole_antenna
dipole_antenna_balun
double_ridged_horn_antenna
使用 理想电导体特征选择体积域来指定电缆线束和接线盒的导电外表面。
集肤深度计算器
您可以使用新的集肤深度计算器功能来计算集肤深度(可由材料的电导率或电阻率来定义),从而帮助您确定特定边界条件的应用是否合适。集肤深度计算器 显示在阻抗边界条件、过渡边界条件、多层阻抗边界条件 和多层过渡边界条件 特征的设置中。以下模型演示了集肤深度计算器 特征的使用:
cavity_resonators
dipole_antenna
wilkinson_power_divider
新增易于使用的“对称平面”特征
对称平面 特征可以简化理想电导体 (PEC) 和理想磁导体 (PMC) 对称平面的定义。当出于对称性考虑而减小模型大小时,可以使用此特征代替理想电导体 和理想磁导体 边界条件。不仅如此,在计算远场以及定义解析端口 模场和集总端口 阻抗时,可以使用有关对称平面 特征的类型和位置信息。您可以在现有的微波炉模型中查看这一新特征的应用演示。
“微波炉”教学案例中使用的 对称平面节点,以及计算出的电场和热分布。
阵列因子数据集用于快速评估天线阵列性能
通过结合阵列因子函数和单天线的远场,可以实现虚拟天线阵列的可视化。这个过程通常需要一个冗长的表达式,在新版本中使用新的阵列因子 数据集更便捷,所需的所有输入变元都可以直观地添加到阵列因子 数据集中。当在辐射方向图中使用简单的单天线远场或增益表达式,而数据集被配置为阵列因子 时,将自动结合表达式和阵列因子函数,生成一个虚拟阵列辐射方向图。您可以在现有的微带贴片天线和相控阵天线建模模型中查看此特征的应用演示。
阵列因子数据集需要阵列的大小、波束控制的相移、阵列单元之间以波长为单位的位移或间距,以及应用于单天线远场表达式的函数。
远场计算边界上的快速网格细化
在电磁波,频域 接口的物理场控制网格设置中新增一个添加远场边界层 复选框,选中后,软件将在选择的散射边界条件或完美匹配层相邻的远场计算边界上创建厚度为默认最大网格大小 1/40 的边界层网格,这有助于获得更精确的远场分析结果,如总辐射功率(emw.TRP)和雷达散射截面(RCS)(emw.bRCS3D)。
选中 添加远场边界层选项后,软件会在完美匹配层与远场域的公共边界上生成边界层网格(暗红色)。
四端口网络
电磁波,频域 接口现在包含四端口网络 边界条件,采用 S 参数来描述四端口网络组件响应的特性。您可以导入一个 Touchstone 文件,通过四端口边界来描述四端口器件或系统的物理特性和响应,而无需处理复杂的几何。
复杂的四端口器件可以简化为一个简单的四端口网络特征,其中器件的特征是用 Touchstone 文件导入。
有限元法 (FEM)-边界元法 (BEM) 多物理场耦合
新的 FEM-BEM 耦合特征可以简化电磁波混合 FEM-BEM 模型的设置,在“模型向导”中作为电磁波,FEM-BEM 多物理场接口提供,其中将电磁波,频域 和电磁波,边界元 接口与新的电场耦合 多物理场耦合特征相结合。
迎风通量公式
电磁波,时域显式 接口的波动方程 节点中的通量类型 参数现在还包含迎风通量 选项,可用于改进 S 参数的计算 - 理想电导体 (PEC) 边缘周围的过度耗散可能导致计算精度较低(使用默认的 Lax-Friedrichs 通量参数时可能发生这种情况)。
波动方程节点的 设置窗口,显示了 通量类型参数的新 迎风通量选项,其中所采用的迎风通量公式(绘图 1)有助于抑制尖锐 PEC 边的过度耗散(绘图 2)。
弱形式端口选项
在扩展端口边界上的电场时,新的弱 端口公式会为扩展系数(S 参数)添加一个标量因变量,然后仅使用弱表达式求解 S 参数和边界上的切向电场。由于不使用约束条件,这个公式在求解时完全移除了约束消除步骤,从而提高了计算效率。这个新的端口公式取代了 6.0 版本中引入的无约束端口公式。
您可以在几乎所有基于端口的教学案例中查看这个新端口公式的应用演示,包括:
coaxial_waveguide_coupling
h_bend_waveguide_3d
waveguide_iris_filter
二维轴对称中的协变公式
上式称为协变公式。其中,Ψ 是因变量, 是径向坐标。因此,面外电场分量通过下式进行计算
协变公式在数值稳定性和精度方面具有更好的性能。与以前的版本相比,特征频率仿真会返回更少的特征频率;但是,返回的解具有更高的精度,并且返回的伪解也少得多。
此公式用于除模式分析 和边界模式分析 以外的所有研究类型,您可以在以下模型中查看其应用演示:
axisymmetric_cavity_resonator
conical_horn_lens_antenna
corrugated_circular_horn_antenna
自适应频率扫描的性能得到提升
自适应频率扫描 研究步骤已针对分析进行了优化,其中仅存储选择的场输出,例如域或边界,这对滤波器应用中的端口等非常有用,其性能提升高达 25%。对于需要非常高的分辨率结果的应用,其性能增益甚至更大。以下模型演示了这一新的功能改进:
cascaded_cavity_filter
waveguide_iris_filter
coupled_line_filter
“波导虹膜滤波器”模型(位于“RF 模块”案例库)的常规扫描与 自适应频率扫描的高分辨率输出之间的 S 参数比较图。
新的教学案例
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“RF 模块”引入了多个新的教学案例。
飞机上电线的雷电感应电压
飞机机翼上的雷击通过 边电流特征来求解,其中提供了可定制的预定义雷电和静电放电(ESD)脉冲。
PCB 的静电放电(ESD)测试
使用 集总端口特征中的扩展人体脉冲模型来研究电路板上的瞬时静电放电效应。
架空线在有损地面上的雷电感应电压
本例研究有效导线模型,并计算了有损地面上架空线在土壤电导率影响下的雷电感应电压。
石墨烯对圆柱散射体的隐身作用
具有和不具有石墨烯隐身层的圆柱散射体周围的场分布比较图。当圆柱形电介质散射体被石墨烯覆盖时,散射截面在指定频率下会大幅减小,从而使其在电磁学上不可见。
差分微带线建模
差分微带线的电场分布。本模型介绍如何使用横向电磁(TEM)型端口设置差分和单端微带线。
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“AC/DC 模块”的用户极大地改善了电机建模的可用性,添加了新的磁流体动力学多物理场接口,并扩展和改进了集总参数提取功能。
电机的磁体阵列
新的磁体 特征可用于模拟磁化域或规则样式的磁化域,其中磁化方向可以通过数学表达式或简单地选择北 和南 极边界来指定。这个新增的特征包含专门的功能,使您可以轻松设置 Halbach 阵列和复杂的转子模式。
磁体 特征有以下两种形式:
用于旋转机械,磁 接口的非导电磁体 特征以及磁场,无电流 接口的磁体 特征
用于旋转机械,磁 接口的导电磁体 特征以及磁场 接口的磁体 特征
导电磁体 特征使您能够在内部边界上应用电绝缘,从而更容易地计算分段磁体中的循环电流和损耗。此外,还支持损耗计算 子特征。这两种形式都支持剩余磁通密度 和非线性永磁体 本构关系。您可以在以下模型中查看这一新特征的应用演示:
generator_2d
linear_motor_2d
one_sided_magnet
permanent_magnet
pm_motor_2d_introduction
pm_motor_3d
rotating_machinery_3d_tutorial
sector_generator_3d
static_field_halbach_rotor_3d
同步电机驱动器,图中显示叠片铁芯中的径向磁通密度和定子的发夹型导体中的轴向电流密度。
电机的绕组布局
多相绕组 特征通常用于在二维电机仿真中为规则线圈样式的电机绕组进行建模。在这种模式下,以相同的相角携带相同电流的一个或一组线圈通常称为一个相。多相绕组 特征通过强制执行标准的绕组布局来简化多相系统的激励,并可以自动检测不一致的配置。对于不遵循标准模式的情况,该特征还可以支持用户定义 的布局配置。
多相绕组 特征支持损耗计算 子特征,可以自动确定电阻损耗。在进行二维仿真时,该特征可用于旋转机械,磁 物理场接口。您可以在现有的永磁电机二维模型中查看这一新特征的应用演示。
多相绕组特征,其中包含激励和绕组布局的设置。
用于磁场和旋转机械的无源导体特征
磁场 和旋转机械,磁 接口中的无源导体 特征可以在内部边界上施加电绝缘,使您可以更容易地计算分段导体中的循环电流和损耗。此特征与导电磁体 特征有许多相似之处,但不同的是,前者仅支持不包含磁化的 B-H 本构关系,即相对磁导率、B-H 曲线 和有效 B-H 曲线。与导电磁体 特征一样,无源导体 特征支持损耗计算 子特征,用于确定电阻损耗。旋转机械三维建模教程模型演示了这一新特征的使用。
一个分段的铜盘靠近磁体旋转。无源导体特征在内部边界上施加电绝缘,从而产生两个独立的循环电流。
磁致伸缩材料模型得到更新
磁致伸缩 多物理场耦合已拆分为非线性磁致伸缩 和压磁效应 耦合。(后者也称为线性磁致伸缩。)
除了这些新的多物理场耦合以外,还引入了两个新的安培定律 变体(安培定律,非线性磁致伸缩 和安培定律,压磁 )和两个新的多物理场接口(非线性磁致伸缩 和压磁)。新的多物理场接口基于磁场 与固体力学 接口之间的耦合。新的安培定律,非线性磁致伸缩 特征支持损耗计算 子特征,这个子特征可以使用 Steinmetz 或 Bertotti 等经验损耗模型自动确定叠片铁芯中的电阻和磁损耗。
普通的安培定律 特征中添加了新的本构关系解析磁化曲线(假设其材料类型 已设置为固体)。新的多物理场耦合、安培定律 特征和本构关系在磁场 和旋转机械,磁 接口中提供,此耦合功能和专用特征需要结合使用“AC/DC 模块”与“结构力学模块”、或“声学模块”,或“MEMS 模块”。新的本构关系只需要“AC/DC 模块”。您可以在非线性磁致伸缩换能器模型中查看这些磁致伸缩更新功能。
“非线性磁致伸缩换能器”教学案例演示了新的多物理场耦合功能。
基于槽填充因子计算线圈导线横截面积
对于线圈 特征,均匀多匝 导线模型已得到更新,其中添加了常用于电机建模的新设置。现在可以从定子槽的填充因子(也称为槽填充因子)推导出线圈导线横截面积,然后,根据所选域的面积和线圈横截面中所需铜的相对量推导出导线的厚度。您可以在永磁电机二维模型中查看这一新特征的应用演示。
包含无源导体的阻抗矩阵计算
磁场,仅电流 接口中的无源导体 特征是该接口的导体 特征的简化版本,用于计算阻抗矩阵,并指派给未主动激励或终止但可能携带涡流的导电域。它通常没有终端或接地边界,并且不会在阻抗矩阵中生成任何条目。该特征支持电绝缘 子特征,用于对内部边界上的电绝缘薄层进行建模,从而可以更轻松地计算分段导体中的循环电流和损耗。
经过集总矩阵提取研究的 PCB 线圈阵列。本例使用 无源导体特征描述没有主动馈送或终止,但可能携带涡流的导体。
电路提取
电路提取器 插件可以将集总量的矩阵转换为电路,然后,可以将这些电路用作电磁设备的集总表示。常用场景为,对有限元模型进行源扫描 研究,并提取集总矩阵;然后将这些矩阵馈送到电路提取器 插件中。一旦经过验证,该电路就可以作为集总表示,用于解决有限元计算过于消耗资源的情况。这种方法可以看作是一种基于物理场的降阶建模 (ROM) 形式。
静电、电流 和静电,边界元 接口现在可以产生电容(和电阻)矩阵,其格式与电路提取器 插件直接兼容。磁场和电场 接口现在支持稳态源扫描 和频域源扫描 研究类型,并生成阻抗、电阻和电感矩阵,其格式与电路提取器 插件兼容。电路提取器 本身已扩展为支持阻抗矩阵,您可以在电路提取器和从电磁仿真中提取电路模型中查看其应用演示。
本例使用 电路提取器插件来创建 PCB 的集总表示。表格中显示了与原始有限元模型的比较情况。
磁流体动力学建模
新的磁流体动力学 多物理场接口耦合了流体流动与电磁场,可用于对液态金属和某些等离子体进行建模。新接口包含磁场 接口(或磁场和电场 接口)、层流 接口以及磁流体动力学 多物理场耦合,其中将电磁物理场中的洛伦兹力应用于层流,并将层流 中的洛伦兹速度项应用于电磁物理场。
这个多物理场接口有三种变体:具有面外电流的二维、具有面内电流的二维,以及三维。具有面外电流的二维变体使用磁场 接口,而其他两个变体则使用磁场和电场 接口,这三种变体都只在“AC/DC 模块”中提供。多物理场耦合特征可以单独使用,并在“AC/DC 模块”和“等离子体模块”中提供。哈特曼边界层和磁流体动力学泵模型演示了这一耦合功能。
新的“磁流体动力学泵”模型演示了 磁流体动力学多物理场接口的使用。磁场的相速度推动导电液体向前运动。
磁流体动力学的液态金属材料库
AC/DC 材料库已得到扩展,现在包含 Liquid Metals 文件夹用于磁流体动力学建模。这个新文件夹包含各种液态金属(包括钛、钢、铁、镍、铜、铝、镁、锡、锂、钠等)以及它们的材料属性,包括热导率、电导率、动力黏度和密度。您可以在磁流体动力学泵模型中查看这一更新。
“哈特曼边界层”教学案例和(右侧)“材料库”中的新 Liquid Metals 分支。
“磁场和电场”接口支持时域
磁场和电场 接口现在支持瞬态 研究类型。此外,默认的外部边界条件已从具有电绝缘 子特征的磁绝缘 更新为具有接地 子特征的磁绝缘,使其与磁场 接口中的默认磁绝缘 边界条件一致。电磁制动器模型演示了这一更新功能。
瞬态研究的方程形式,如 磁场和电场接口所示。
轴对称电磁仿真具有更好的性能、数值稳定性和精度
二维轴对称的磁场 与磁场和电场 接口现在基于协变公式,与以前版本中使用的公式相比,前者可以提供更好的性能、数值稳定性和精度。协变公式可以处理柱坐标系中对称轴的固有奇异属性。您可以在三维电感器模型的轴对称近似分析、电感器中的小信号分析以及电动悬浮装置模型中查看这些功能改进。
“电感器的小信号分析”教学案例演示协变公式提供的性能和精度方面的改进。
超导体建模工作流程得到改进
磁场,无电流 和磁场公式 接口之间新增的多物理场耦合特征尤其适用于超导体建模。“磁场公式”、“磁场,无电流”耦合 特征可以确保法向磁通密度和跨边界的切向磁场之间的连续性。
使用“多层阻抗边界条件”在基板上模拟薄层
新的多层阻抗边界条件 是对阻抗边界条件 特征的扩展,支持在基板顶部模拟一系列几何薄层。该边界条件用于外部边界,其中已知物理场仅穿透边界外的一小段距离。简而言之,此特征结合了多层过渡边界条件 和阻抗边界条件。这个新特征适用于磁场 接口。
新的和更新的教学案例
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“AC/DC 模块”引入了多个新的和更新的教学案例。
电力线的电场
电力线附近的电场大小和方向。本例使用 静电,边界元接口中的边特征模拟电缆和桁架塔的薄结构。
电力线的磁场
电力线附近的磁场大小和方向,其中使用了 磁场接口中的 边电流特征。出于健康和安全方面的考虑,研究这些物理场非常重要。
同心圆柱之间的电场
两个同心圆柱之间的电场大小。场的大小与径向坐标 r 成反比,并与解析解进行比较。
无限导体的磁场
无限导体周围的磁通密度大小。在导体内部,磁场随半径增加;在导体外部,则以 1/r 的比例缩放。本例将磁场与解析解进行了比较。
哈特曼边界层
这个介绍性的磁流体动力学模型演示了外部磁场对导电流体层流剖面的影响,结果显示了哈特曼数为 10 时的速度分布。
磁流体动力学泵
磁流体动力学泵中的磁场分布和速度曲线。导电流体被磁场的运动向前推动。
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“波动光学模块”的用户引入了介质散射功能,添加了用于二维轴对称的线偏振平面波 背景场特征,以及新的教学案例。请阅读以下内容,进一步了解这些更新及其他新增功能。
使用“电磁波,边界元”接口模拟介质散射
现在,边界元法支持电磁波与介电物体之间的相互作用,包括计算相关远场散射属性。您可以在电磁波,边界元 接口中使用这一新功能,这需要在每个电介质散射体域中添加一个波动方程,电 节点。此外,还可以添加远场计算 节点来计算远场量,如散射振幅。您可以在新的光学八木-宇田天线模型中查看此特征的应用演示。
在 模型开发器窗口中选择第二个 波动方程,电节点,用于表示铝散射体。第一个 波动方程,电节点表示无限空气域。
多层阻抗边界条件
借助新功能,您可以对集肤深度较小的基板上的多个薄层进行建模,包括模拟金属表面上的薄电介质涂层。可以使用电磁波,频域 接口中的多层阻抗边界条件 特征来描述此类薄层,这需要将全局材料 中的多层材料 与材料 节点中的多层材料链接 结合使用。您可以在新的微机电镜的增强涂层模型中查看此特征的应用演示。
多层过渡边界条件
电磁波,频域 接口中的多层过渡边界条件 现在也已添加到电磁波,波束包络 接口中。此外,还更新了多层过渡边界条件,以包含所有可用于过渡边界条件 的材料模型,从而简化了边界条件的材料参数定义。
二维轴对称支持线偏振平面波背景场
具有任意偏振和入射角的线偏振平面波 背景场类型现在可用于二维轴对称模型,并采用展开方法,适用于模拟平面波激励下的旋转体散射。与在三维中模拟同一问题相比,二维轴对称模型使用的内存和时间明显更少,对于大型电散射体来说尤其如此,并且还有助于使用更密集的网格来提高精度。在二维轴对称模型中使用线偏振平面波 背景场时,软件会自动添加方位角模数的辅助扫描。为了构建全解,在后处理过程中会对每个方位角模式的贡献求和。您可以在新的石墨烯对圆柱散射体的隐身作用(波动光学)模型中查看此特征的应用演示。
新增易于使用的“对称平面”特征
对称平面 特征可以简化理想电导体 (PEC) 和理想磁导体 (PMC) 对称平面的定义。当出于对称性考虑而减小模型大小时,可以使用此特征代替理想电导体 和理想磁导体 边界条件。不仅如此,在计算远场以及定义解析端口 模场和集总端口 阻抗时,可以使用有关对称平面 特征的类型和位置信息。您可以在以下模型中查看这一新特征的应用演示:
scattering_nanosphere
self_focusing
fabry_perot_resonator
“金纳米球的光散射”教学案例中使用了 对称平面节点。
有限元法 (FEM)-边界元法 (BEM) 多物理场耦合
新的 FEM-BEM 耦合特征可以简化电磁波混合 FEM-BEM 模型的设置,在“模型向导”中作为电磁波,FEM-BEM 多物理场接口提供,其中将会自动添加电磁波,频域 和电磁波,边界元 接口,以及新增的电场耦合 多物理场耦合特征。
弱形式端口选项
在扩展端口边界上的电场时,新的弱 端口公式会为扩展系数(S 参数)添加一个标量因变量,然后仅使用弱表达式求解 S 参数和边界上的切向电场。由于不使用约束,因此该公式在求解时完全移除了约束消除步骤。这个新的端口公式取代了 6.0 版本中引入的无约束端口公式。
您可以在几乎所有基于端口的教学案例中查看这个新端口公式的应用演示,例如:
optical_ring_resonator_3d(新)
plasmonic_wire_grating
hexagonal_grating
二维轴对称中的协变公式
在二维轴对称公式中,将面外因变量公式化为以下形式会更加方便
上式称为协变公式。其中,Ψ 是因变量, 是径向坐标。因此,面外电场分量通过下式进行计算
协变公式在数值稳定性和精度方面具有更好的性能。与以前的版本相比,特征频率仿真会返回更少的特征频率;但是,返回的解具有更高的精度,并且返回的伪解也少得多
此公式用于除模式分析 和边界模式分析 以外的所有研究类型,您可以在以下模型中查看其应用演示:
cylinder_graphene_cloak
step_index_fiber_bend
vertical_cavity_surface_emitting_laser
whispering_gallery_mode_resonator
用于散射和匹配边界条件的“无入射场”选项
对于电磁波,波束包络 接口中的散射边界条件 和匹配边界条件,现在为入射场 参数添加了一个默认选项:无入射场 值。如果边界处只有出射波,则可以使用此选项。以下现有模型突出演示了这一选项的使用:
brewster_interface
beam_splitter
fabry_perot_resonator
计算前绘制解析端口模场
矩形、圆形 和同轴 端口类型的模场由解析函数描述。在新版本中,您可以在运行仿真之前预览这些类型的端口模式,前提条件是端口 边界与主轴平行。
矩形 TE10 模式的 端口设置和场。绘制按钮位于 模式类型组合框旁边。
迎风通量公式
电磁波,时域显式 接口的波动方程 节点中的通量类型 参数现在还包含迎风通量 选项,可用于改进 S 参数的计算 - 理想电导体 (PEC) 边缘周围的过度耗散可能导致计算精度较低(使用默认的 Lax-Friedrichs 通量参数时可能发生这种情况)。
集肤深度计算器
您可以使用新的集肤深度计算器功能,根据材料的电导率或电阻率计算集肤深度,从而帮助您确定特定边界条件的应用是否合适。集肤深度计算器 显示在阻抗边界条件、过渡边界条件、多层阻抗边界条件 和多层过渡边界条件 特征的设置中。以下模型演示了集肤深度计算器 特征的使用:
beam_splitter
enhanced_mems_mirror_coating
graphene_metamaterial_perfect_absorber
新的教学案例
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“波动光学模块”添加了多个新的教学案例。
光学环形谐振腔陷波滤波器(三维)
使用“波动光学”零件库中的零件的光环三维模型,结果显示了谐振波长处的场分布。
光学八木-宇田天线
本例使用 电磁波,边界元接口对铝纳米棒制成的光学八木-宇田天线进行建模,结果显示了由电点偶极子驱动的天线的远场辐射方向图。
石墨烯对圆柱散射体的隐身作用
二维轴对称模型中的 线偏振平面波背景场,结果显示了具有和不具有石墨烯隐身层的圆柱散射体周围的场分布比较图。
石墨烯超材料完美吸收器
一种渔网状结构的石墨烯太赫兹 (THz) 超材料吸收器。
微机电镜的增强涂层
优化薄介电涂层厚度前后的镜面反射光谱的比较图。
锥形波导
具有传播波的锥形波导的电场分布(通过 电磁波,波束包络接口建模)。
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“射线光学模块”的用户提供了用于计算注量率的新特征,改进了伪随机数生成 (PRNG) 功能,并为“光学”材料库新增了多种材料。请阅读以下内容,进一步了解这些更新及其他新增功能。
注量率计算
注量率定义为:在仿真域的任意位置撞击一个小的球形探测器的辐射量除以该探测器的横截面积。现在我们为此新增了一个专用的域累加器特征注量率计算。在模拟紫外线 (UV) 净化系统时,此特征可以用来预测细菌和其他病原体在经过紫外线辐射源时吸收的紫外线辐射量,因此很有价值。
您可以在新增的环形紫外反应器和带粒子追踪的环形紫外反应器教学案例中查看这一新特征的应用演示。
紫外线灯周围注量率的切面图,其中还显示一小部分光线。
伪随机数生成算法得到改进
“射线光学模块”包含多种依赖于 PRNG 的功能,例如:
对载有粒子的介质中的消光进行蒙特卡罗建模
漫反射和各向同性散射
用于粗糙边界建模的面法向扰动
一定条件下的射线-边界相互作用
这些示例中使用的 PRNG 方法已得到改进,已不太可能在理想情况下本应不相关的随机数之间产生相关性,包括作用于不同光线的随机边界条件,以及随机生成的矢量分量之间不需要的相关性。现有的碟式太阳能接收器教学案例演示了这一新的功能改进。
来自抛物面天线的反射光线,图中包含太阳临边昏暗和表面粗糙度的影响。粗糙度模型在初始化每条释放光线的方向时,对于面法向应用了伪随机生成的扰动。
“在解中仅存储累积变量”的选项
根据具体的应用,累积变量(例如域内的沉积射线功率或注量率)可能比单个光线的位置和方向更有价值。您现在可以使用相关选项仅在解中保留累积变量,而放弃与光线相关的自由度,从而减小文件的大小。新增的环形紫外反应器和带粒子追踪的环形紫外反应器教学案例中演示了这一特征。
仅在解中存储注量率(而不是单独的光线位置)以减小文件大小时,几何光学接口的设置。
光学材料库更新
“射线光学模块”和“波动光学模块”的光学材料库中添加了来自株式会社小原公司的熔融石英和 i 线玻璃。与其他类型的玻璃相比,熔融石英和 i 线玻璃在紫外线和近紫外线波长处通常具有更高的透光率。
新增的教学案例
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“射线光学模块”新增了三个教学案例。
环形紫外反应器
紫外线 (UV) 水净化反应器。切面图根据紫外线灯周围水中的注量率进行着色。
带粒子追踪的环形紫外反应器
带粒子追踪的紫外线 (UV) 水净化反应器。通过紫外反应器的粒子轨迹根据其累积剂量进行着色,切面图显示了水中的注量率。
菲涅尔透镜的射线光学建模
菲涅尔透镜(左)与平凸透镜(右)的射线准直比较图。
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“等离子体模块”的用户带来了新的功能,现在可以模拟具有周期性射频偏压的耦合等离子体反应器,新增了等离子体化学 插件,可基于文本文件为模型创建完整的等离子体化学体系,并添加了四个新的教学案例。请阅读以下内容,进一步了解这些更新。
多物理场接口:带射频偏压的电感耦合等离子体
新的带射频偏压的电感耦合等离子体 多物理场接口将等离子体,时间周期 与磁场 接口相耦合,以模拟具有电容射频周期性激励的电感耦合等离子体 (ICP) 反应器。其中在频域求解磁场,并求解周期稳态的等离子体输运方程。该接口专用于模拟具有电感和电容功率耦合机制的等离子体反应器,您可以在新的带射频偏压的氩和氯电感耦合等离子体反应器模型中查看其应用演示。
在氩和氯混合物中运行的带射频偏压的电感耦合等离子体反应器的仿真结果。
等离子体化学插件
等离子体化学 插件可以使用等离子体 和等离子体,时间周期 接口基于文本文件自动创建出完整的等离子体化学。借助该插件,您可以在文件中指定等离子体化学的各个方面,例如热力学参数等物质属性、基于横截面积和速率常数的电子碰撞反应、重物质反应和表面反应。以下新模型使用了这一特征:
带射频偏压的氩和氯电感耦合等离子体反应器模型
氩和氧电感耦合等离子体反应器模型
氩和氧电容耦合等离子体反应器模型
等离子体化学插件(左)用于导入一个氩-氯等离子体化学文件(右),其中等离子体特征由插件自动创建。
新的教学案例
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“等离子体模块”添加了四个新的教学案例。
带射频偏压的氩和氯电感耦合等离子体反应器模型
在氩和氯混合物中运行的带射频偏压的电感耦合等离子体反应器的模型结果。模型中使用 带射频偏压的电感耦合等离子体接口来模拟具有电容射频周期性激励的氩和氯电感耦合等离子体反应器,其中在频域求解磁场,并使用等离子体求解周期解。所涉及的流体流动和气体加热通过等离子体模型自洽求解。
氩和氧电感耦合等离子体反应器模型
本教程对氩-氧电感耦合等离子体反应器进行建模,其中的流体流动和气体加热通过等离子体模型自洽求解。新的 等离子体化学插件用于从文件中导入完整的等离子体化学。相关的模型文件中讨论了对电负性放电进行建模的重要方面和策略。
氩和氧电容耦合等离子体反应器模型
电容耦合等离子体 (CCP) 反应器中带电物质的时间平均密度,氩和氧的摩尔分数分别为 0.1 和 0.9。该模型介绍了通过 13.56 MHz 电激励在两个金属电极之间维持的氩-氧等离子体的研究。氧的摩尔分数被参数化,其中可以观察到主要正离子的转变。放电的核心呈电负性,负离子(深蓝色)是主要的负电荷载流子。负离子密度向边缘快速下降,其中电子(浅蓝色)是主要的负电荷载流子。
干空气玻尔兹曼分析
电子能量分布函数(以 10 为底的对数)随电子能量(已针对多个电子平均能量进行参数化)的变化情况。在这个模型中,对 80:20 的氮氧混合物(表示干空气)使用两项近似求解玻尔兹曼方程,以得到电子能量分布函数 (EEDF) 和宏观传递参数,以及可用于流体型模型的源项。此外,本教程还解释了如何准备用于导出的 EEDF,以在 等离子体接口中使用。