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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.2

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Nouveautés du module RF

Pour les utilisateurs du module RF, la version 6.2 de COMSOL Multiphysics® introduit une nouvelle fonctionnalité pour simuler efficacement les blindages de câbles tressés, un nouveau modèle de matériau pour les substrats de circuits imprimés et des améliorations de performance pour l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière. Pour en savoir plus sur ces nouveautés, consultez la page ci-dessous.

Nouvelle condition limite ajoutée à l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel

Une nouvelle fonctionnalité Blindage de câble a été ajoutée à l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel. Cette condition limite permet une simulation efficace des blindages complexes, tels que les types tressés ou perforés, à l'aide d'une condition aux limites simplifiée réduisant les coûts de calculs.

Trois modèles de bobines montrant différents niveaux de blindage des câbles tressés.
Un blindage tressé (basé sur le modèle de Vance) modélisé à l'aide de la condition limite Blindage de câble.

Amélioration des performances de l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière

Dans les paramètres de l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière, il est désormais possible de sélectionner des plans de symétrie pour réduire le temps de calcul. Les réglages de symétrie contrôlent également les calculs de champ lointain et le maillage contrôlé par la physique. Le nouveau modèle RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method (RF) illustre cette fonctionnalité.

Par ailleurs, les simulations basées sur la méthode des éléments de frontière (BEM) sont jusqu'à 2.5 fois plus rapides sur clusters que dans les versions précédentes. Si vous considérez également la réduction du modèle à l'aide d'un plan de symétrie, les simulations sont jusqu'à 4 fois plus rapides. De plus, la répartition de la charge et de la mémoire pour les modèles BEM fonctionnant sur des clusters a été considérablement améliorée.

Modèle d'avion montrant la section équivalente radar bistatique en palette de couleurs Thermal Wave.
Calcul de la section équivalente radar (RCS) bistatique en perspective frontale à partir d'un demi-modèle utilisant un plan de symétrie de conducteur magnétique parfait (PMC).

Nouveautés et améliorations dans l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière

La Condition d'impédance de frontière et la Condition d'impédance de frontière multicouche ont été ajoutées à l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière. Ces conditions aux limites permettent respectivement de prendre en compte des domaines extérieurs métalliques et des domaines extérieurs métalliques recouverts d'une structure stratifiée. Vous pouvez voir cette nouveauté dans le tutoriel Modeling of Dipole Antenna Array Using the Boundary Element Method.

La fonctionnalité par défaut, Équation d'onde, électrique, inclut désormais toutes les options standard du Modèle de champ de déplacement électrique, telles que Permittivité relative, Indice de réfraction, Perte diélectrique, etc. Cela simplifie l'utilisation de différents matériaux, décrits par différents modèles de matériaux.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le constructeur de modèle avec le noeud Condition d'impédance de frontière mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de réseau d'antennes dipolaires dans la fenêtre graphique.
Pour caractériser les surfaces métalliques d'un réseau d'antennes dipolaires à conductivité finie, on applique la Condition d'impédance de frontière.

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Nouveau modèle de champ de déplacement électrique

Pour l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel et l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière, un nouveau modèle de déplacement du champ électrique, le Modèle de Debye à large bande, est disponible dans la fonctionnalité Équation d'onde, électrique. Ce modèle peut être utilisé pour décrire avec précision les pertes et les effets dispersifs dans les substrats de PCB.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèle avec le noeud Equation d'onde, électrique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques avec des graphiques 1D représentant la permittivité relative et les valeurs de pertes tangentes d'un matériau, respectivement.
La permittivité relative et les valeurs de pertes tangentes d'un matériau, évaluées sur une plage de 10 Hz à 10 GHz, sont caractérisées à l'aide du modèle de champ de déplacement électrique de Debye à large bande.

Conductivité électrique ajoutée aux modèles de dispersion de Drude-Lorentz et de Debye

Pour plus de flexibilité, les modèles de dispersion de Drude-Lorentz et de Debye disposent de davantage de flexibilité, permettant désormais la saisie séparée de la conductivité électrique.

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Éléments d'ordre supérieur

Dans cette version, il est désormais possible d'utiliser des éléments rotationnels jusqu'au septième ordre dans l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel et dans l'interface Ondes électromagnétiques, transitoire.

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Symétrie cyclique pour les conditions périodiques

La Symétrie cyclique a été ajoutée en tant qu'option de périodicité pour la fonctionnalité Condition périodique. Cette option permet d'effectuer des simulations sur un seul secteur d'un modèle complet à symétrie cyclique plutôt que sur le modèle complet, ce qui réduit le temps de calcul.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Condition périodique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante avec l'option de périodicité de symétrie cyclique sélectionnée, et les dipôles électriques disposés de manière cyclique dans la fenêtre graphique.
Le champ électrique dans la direction radiale pour des dipôles électriques disposés de manière cyclique. Le graphique de gauche montre la solution complète, et le graphique du milieu montre une révolution complète des résultats de la simulation avec un seul secteur (le graphique le plus à droite). Un jeu de données Secteur a été utilisé pour générer le graphique central.

Maillage contrôlé par la physique en domaine temporel

Les interfaces du domaine temporel, Ondes électromagnétiques, transitoire et Ondes électromagnétiques, solveur explicite en temps, proposent désormais des suggestions de maillages contrôlées par la physique basées sur la fréquence ou la longueur d'onde d'une simulation. Les tutoriels suivants illustrent cette nouveauté :

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Maillage mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante avec l'option sélectionnée de taille d'élément de maillage basée sur la fréquence, et un modèle d'antenne à double bande dans la fenêtre graphique.
La taille de maille maximale est déterminée à partir de la principale fréquence d'intérêt.

Facteur de réseau hexagonal uniforme

Le facteur de réseau hexagonal uniforme permet d'estimer rapidement le diagramme de champ lointain de réseaux d'antennes sur une grille triangulaire. Dans la version 6.2, les réseaux d'antennes hexagonales présentent des lobes secondaires plus faibles, des performances plus robustes avec une meilleure résolution, un bruit spatial plus faible et une portée plus large.

Deux modèles d'antennes hexagonales uniformes montrant le diagramme de champ lointain en palette de couleurs Thermal Wave.
Un réseau de 169 antennes peut être rapidement analysé à l'aide d'un modèle de cellules périodiques combiné au nouveau facteur de réseau uniforme hexagonal.

Variables des normes instantanées pour les quantités vectorielles

De nouvelles variables peuvent être ajoutées sous la forme phys.normXi = sqrt(real(Xx)^2+real(Xy)^2+real(Xz)^2), où phys est un espace réservé à n'importe quelle étiquette de physique, telle que ewfd, et X est un espace réservé à une quantité physique, telle qu'un champ électrique (E), un champ magnétique (H), etc. Ces variables sont particulièrement utiles pour visualiser les ondes vectorielles harmoniques.

 
La norme instantanée de la densité de courant de surface (à gauche) sur une surface métallique incurvée permet une visualisation plus dynamique du comportement des ondes, par comparaison avec la définition classique de la norme (à droite).

Impédance de surface définie par l'utilisateur

Dans les fonctionnalités Condition d'impédance de frontière et Condition d'impédance de frontière multicouche, il est désormais possible de spécifier directement une impédance de surface. Auparavant, l'impédance de surface était obtenue indirectement à partir des propriétés du matériau défini sur la frontière ou de celles fournies dans les réglages de la fonctionnalité. Cette nouveauté simplifie le processus de modélisation pour les problèmes où il est moins pertinent d'utiliser de véritables matériaux pour modéliser le milieu extérieur.

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Paramétrage automatique de chemins pour les calculs de foudre et de décharges électrostatiques (ESD)

La fonctionnalité Courant sur arête de l'interface Ondes électromagnétiques, transitoire peut déterminer de manière adaptative une trajectoire paramétrée à partir de la forme unique de la géométrie sélectionnée. Cette amélioration simplifie le processus de modélisation pour les applications liées à la foudre et aux décharges électrostatiques. Découvrez cette fonctionnalité dans les tutoriels suivants :

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Courant sur arête mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle d'avion dans la fenêtre graphique.
Dans la fonctionnalité Courant sur arête, le chemin paramétrée de forme arbitraire d'un canal de foudre est défini comme étant automatique.

Port réduit contrôlé par l'arête de référence

La fonctionnalité Port réduit propose désormais le type Contrôlé par l'arête de référence. Cette option peut être utilisée pour désigner des sélections d'arêtes supplémentaires, garantissant la bonne direction du flux de tension entre deux frontières conductrices situées de part et d'autre d'un port réduit.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Port réduit mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante avec l'option Contrôlé par l'arête de référence sélectionnée, et un modèle d'antenne dipôle dans la fenêtre graphique.
Le sens des flèches dans la sélection auxiliaire permet aux utilisateurs de vérifier la direction du flux de tension avant le calcul.

Options de matériaux améliorées pour les applications à ondes millimétriques

La bibliothèque de matériaux RF a été étendue pour inclure :

  • Alumina Ribbon Ceramic de Corning Incorporated
  • WavePro® WP025LDf, WavePro® WP025, WavePro® WP030, WavePro® WP050, WavePro® WP108, WavePro® WP120, et WavePro® WP150 de Garlock
  • Radix™ Printable Dielectric de Rogers Corporation
  • Zetamix Ɛ Filaments, White Zirconia Zetamix Filament, and Alumina Zetamix Filament, provenant de Zetamix

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Modèle de lentille de Fresnel montrant le diagramme de champ lointain avec les palettes de couleurs Thermal Wave et Rainbow Light.
Diagramme de rayonnement d'une lentille de Fresnel, alimentée par une antenne cornet circulaire, utilisant comme matériau de lentille le Zetamix Ɛ Filament Ɛ=2.2.

Modèle de gyroïde poreux gris montrant l'effet diélectrique en palette de couleurs Rainbow.
Constante diélectrique effective contrôlable grâce à des structures gyroïdes. En utilisant le Radix™ Printable Dielectric avec une permittivité relative de 2.8, une valeur de permittivité de 1.5 peut être atteinte pour la structure poreuse fournie.

Un modèle d'antenne à ouverture montrant l'amélioration du gain en palette de couleurs Thermal Wave.
Gain amélioré d'une antenne à ouverture utilisant une lentille diélectrique en polytétrafluoroéthylène (PTFE) remplie de céramique, fabriquée à partir du matériau diélectrique à faible perte WP025LDf de WavePro®.

Évaluation du débit d'absorption spécifique (DAS) pour des masses de 1 et 10 grammes

Dans l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel, la fonctionnalité Taux d'absorption spécifique a été étendue à la modélisation des interactions électromagnétiques avec les tissus biologiques. Après le calcul, cette fonctionnalité fournit des variables prédéfinies de résultats de DAS concernant les tissus exposés. Ces variables représentent les valeurs de DAS pour 1g et 10g de masse de tissu et sont couramment utilisées dans les applications industrielles pour mesurer les niveaux d'exposition aux rayonnements. Le modèle SAR of a Human Head Next to a Wi-Fi Antenna illustre cette nouveauté.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Taux d'absorption spécifique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de tête humaine dans la fenêtre graphique.
La fonctionnalité Taux d'absorption spécifique fournit des variables de résultats prédéfinies pour visualiser et évaluer le DAS pour 1g et 10g.

Nouveaux tutoriels

La version 6.2 de COMSOL Multiphysics® ajoute au module RF les nouveaux tutoriels suivants.

RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method

Modèle de sphère métallique montrant le champ électrique d'une onde incidente en palette de couleurs Thermal Wave.
Le champ électrique d'une onde incidente, diffusée autour d'une sphère métallique. Seule la frontière de la sphère doit être maillée, car le problème est résolu à l'aide de l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière.

Nom de l'application:
rcs_sphere_bem
Lien de téléchargement de l'application

Lightning Surge on a Power Transmission Tower

Modèle de transport d'électricité montrant les effets de tension d'un impact de foudre sur les lignes électriques connectées en palette de couleurs thermiques.
Un éclair transportant un courant de 10kA frappe l'un des câbles blindés du pylône. La tension induite sur les conducteurs triphasés est calculée à l'aide de techniques de simulation très précises.

Nom de l'application:
lightning_surge_tower
Lien de téléchargement de l'application

Lightning Surge Analysis of an Offshore Wind Farm

Modèle de parc éolien montrant les effets électriques d'un impact de foudre sur le champ des turbines en palette de couleurs Thermal Wave.
Ce modèle examine les effets d'un impact de foudre sur une turbine éolienne et les champs électriques induits qui en découlent sur les turbines voisines. Il permet de comprendre les implications potentielles de la foudre sur les turbines interconnectées d'un parc éolien en mer.

Nom de l'application:
lightning_surge_wind_farm
Lien de téléchargement de l'application

Modeling of a Dipole Antenna Array Using the Boundary Element Method

Modèle d'antenne dipôle montrant le diagramme de rayonnement en palette de couleurs Thermal.
Diagramme de rayonnement d'un réseau d'antennes dipôles 12x1. Seules les surfaces des émetteurs métalliques sont modélisées à l'aide de la méthode des éléments de frontière.

Nom de l'application:
dipole_antenna_array
Lien de téléchargement de l'application

WavePro is a registered trademark of Garlock Sealing Technologies LLC. Radix is a trademark of Rogers Corporation or one of its subsidiaries. Zetamix is a registered trademark of NANOE SAS.