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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.2

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Nouveautés du module Wave Optics

Pour les utilisateurs du module Wave Optics, la version 6.2 de COMSOL Multiphysics® améliore les performances de l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière, introduit de nouvelles conditions limites d'impédance et ajoute un tutoriel décrivant la propagation d'ondes dans les cristaux liquides. Pour en savoir plus sur ces nouveautés, consultez la page ci-dessous.

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 type 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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Propagation d'ondes dans les cristaux liquides

Un nouveau tutoriel montre la capacité de transition d'une cellule d'affichage à cristaux liquides pour une configuration de type In-plane switching (IPS). Le modèle Oseen-Frank est utilisé pour résoudre la distribution du directeur (axe optique) lorsqu'un champ électrique statique est appliqué. Une interface mathématique est utilisée pour définir l'équation d'Oseen-Frank, tandis que l'interface Electrostatique permet de résoudre la distribution du potentiel électrique. Une simulation d'ondes en champ total est réalisée à l'aide de l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel, tenant compte de l'anisotropie et de l'hétérogénéité du matériau à cristaux liquides spécifié.

Modèle de cristal liquide nématique montrant la distribution du potentiel électrique en palette de couleurs Thermal Wave et le champ électrique avec un tracé de ligne de courant en palette de des couleurs Thermal Wave.
Les flèches indiquent la distribution du directeur des cristaux liquides nématiques (axe optique). Les couleurs représentent la distribution du potentiel électrique et les lignes de courant représentent le champ électrique.

Champ d'entrée de la direction de l'onde incidente pour les faisceaux gaussiens

Lors de l'utilisation de l'option d'entrée Faisceau gaussien dans les fonctionnalités Condition de diffusion à la frontière et Condition de frontière adaptée de l'interface Ondes électromagnétiques, enveloppes de faisceau, un nouveau champ d'entrée Direction de l'onde incidente a été ajouté. Ce champ de saisie spécifie la direction principale de propagation du faisceau gaussien incident, ce qui permet une plus grande flexibilité dans la description des faisceaux gaussiens incidents présentant des distributions complexes de vecteurs d'onde hétérogènes.

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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 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 des 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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Mises à jour de la bibliothèque de matériaux optiques

Dans la bibliothèque de matériaux Optique, disponible dans le module Ray Optics et le module Wave Optics, plus de 90 nouveaux verres de CDGM Glass Co., Ltd. ont été ajoutés. Ces nouveaux verres disposent de toutes les propriétés nécessaires aux analyses de performances structurelles, thermiques et optiques (STOP).

Nouveaux tutoriels

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

In-Plane Switching of a Liquid Crystal Cell

Modèle de cristal liquide nématique montrant la distribution du potentiel électrique en palette de couleurs Dipole et le champ électrique avec un tracé de ligne de courant en palette de couleurs Thermal.
Les flèches indiquent la distribution du directeur des cristaux liquides nématiques (axe optique). Les couleurs représentent la distribution du potentiel électrique et les lignes de courant représentent le champ électrique.

Nom de l'application:
in_plane_switching_liquid_crystal_cell
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Metasurface Beam Deflector

Modèle de déflecteur de faisceau à métasurface montrant la déviation du faisceau en palette de couleurs Wave.
Trois périodes d'un déflecteur de faisceau à métasurface. La structure elle-même est un réseau répété de six piliers (méta-éléments). L'onde est normalement incidente par le dessous et réfractée de manière anomale dans la direction supérieure droite.

Nom de l'application:
metasurface_beam_deflector
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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
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Simulation of Metal–Air Surface Plasmon Polariton Propagation and Dispersion

Modèle d'onde de polariton plasmonique de surface montrant la propagation de l'onde en palette de couleurs Wave.
Onde de polariton plasmonique de surface (SPP) se propageant le long de l'interface séparant un domaine d'air (à gauche) et un domaine d'argent (à droite).

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

Waveguide S-Bend

Deux modèles d'ondes guidées montrant la propagation le long d'un guide S-bend en palette de couleurs Prism.
Une onde guidée se propageant le long d'un guide S-bend. Le graphique de gauche montre les résultats obtenus en utilisant l'interface Ondes électromagnétiques, enveloppes de faisceau, associée à des interfaces EDP, forme générale résolvant la phase d'entrée. Le graphique de droite montre les résultats obtenus avec l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel.

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