COMSOL V4.2a Release Highlights

COMSOL은 다중물리현상 해석에 대하여 탄탄한 명성을 구축하여왔으며, COMSOL Multoiphysics 의 오랜 출시 역사에 새로운 4.2a버전을 추가 하게 되었습니다. COMSOL은 새롭게 추가된 기능에 의해 타의 추종을 불허하는 폭 넓고 깊은 해석에 대한 플랫폼을 제공합니다.

 Introducing COMSOL Multiphysics 4.2a / Duration: 2:18 ,

Particle Tracing Module

Particle Tracing Module은 COMSOL Multiphysics에서 주로 유체나 전자장에서 입자 추적을 계산하기 위한 모듈로써, 그 외 다른 모듈에도 입자이동 계산을 위해 Particle Tracing Module을 함께 사용할 수 있습니다.

질량분석계는 샘플과 다른 물질을 분리하여 식별하는 데 사용되며, 재료공학 및 환경과학 등에 다양하게 사용할 수 있습니다. 그림은Quadrupole 질량분석기에서 다양한 분자질량을 가진 이온의 궤도에 대한 입자 추적을 해석한 결과입니다. 전기장은 AC와 DC성분을 모두 가지고 있으며, 두 성분의 혼합은 분광계의 기능을 위해 필수적입니다.

이 유동 해석은 정적 혼합장치에서 석영의 궤적을 해석한 것입니다. 입자가 질량을 가지고 있기 때문에 출구에서는 특정 비율로 나오게 됩니다. 이 전송확률에 대한 비율은 후처리에서 계산됩니다.

LiveLink™ for Creo™ Parametric

새로운 LiveLink for Creo Parametric모듈은 COMSOL Multiphysics와 PTC®의 최근 CAD프로그램과의 양방향 인터페이스를 제공합니다. 두 어플리케이션간의 조합을 통하여 CAD모델을 변경하면 자동으로 COMSOL Multiphysics의 구조체가 업데이트되며, 물성은 그대로 유지됩니다. Creo Parametric에서 구성한 모든 파라미터가 시뮬레이션 구조체에 양방향으로 연동이 되고, 이는 CAD에서 직접적으로 파라메트릭 스윕(Parametric Sweep)과 디자인 최적화가 수반된 다중물리 시뮬레이션을 가능하게 합니다. LiveLink for Creo Parametric은 CAD Import Module을 포함하고 있으며, LiveLink가 지원하는 것뿐만 아니라 다른 주요 CAD 패키지를 불러올 수 있습니다.

    Model Library, Animations, and Images

COMSOL Multiphysics의 광범위한 모델 라이브러리는 LiveLink for SolidWorks에 포함되어 있는 One Window Interface에서 접근하기 쉬워 졌습니다. 동영상과 이미지는 이제 One Window Interface에서 생성할 수 있고, 성능 향상으로 인해 큰 모델의 빠른 동기화가 가능합니다.

    LiveLink for SolidWorks는 이제 One Window Interface에서 동영상과 이미지를 만들 수 있습니다.

    LiveLink for MATLAB

LiveLink for MATLAB의 새로운 버전에는 최적화와 메모리 처리를 위한 많은 성능이 개선 되었고, 새롭게 추가된 함수 및 COMSOL의 Model Library를 다루기 위한 사용자 인터페이스를 포함하고 있습니다.

LiveLink for MATLAB을 위한 새로운 예제들은 COMSOL과 MATLAB간의 연동을 빠르게 사용할 수 있도록 도와줍니다. HTML과 PDF 형식으로 된 문서들을 통해 단계적으로 자세히 배울 수 있습니다.

    New Tutorials

5개의 새로운 Model Library 예제들은 COMSOL Multiphysics 시뮬레이션과 MATLAB 스크립팅 간의 연동을 어떻게 효율적으로 할 수 있는지 설명합니다.

이 모델들은 MATLAB prompt의 데이터 추출, MATLAB for 루프가 함유된 모델 실행, MATLAB안에서 이전 해석 데이터 사용과 COMSOL상에서 외부 MATLAB 함수를 불러오는 것과 같은 LiveLink for MATLAB을 위한 특별한 기능을 보여 줍니다.

● 도메인 활성화와 비활성화

시간에 대한 열전달 문제 모델은 도메인 활성화와 비활성화를 사용하여 영역에 번갈아 가며 열을 가해 줍니다.

● 화학 반응기의 균질화

이 모델은 공간에 의존하는 화학 반응기 모델에서 주기적인 균질화 공정을 시물레이션하는 방법을 보여줍니다. 이 균질화는 설정된 시간 간격으로 반응기내의 농도 차이를 사라지게 합니다.

● 주기성을 가진 대류 열전달

이 모델은 물이 가득 찬 채널에서의 대류 열전달을 시물레이션합니다. 요구되는 메모리를 줄이기 위해 모델에서는 채널의 한 부분을 주기성으로 설정하여 반복 해석을 합니다. 각 솔루션은 서로 다른 위치에 대응되고, 각각의 솔루션은 이전 솔루션의 출구 온도를 입구 경계에 매핑합니다.

● 보온병에서의 온도 분포

이 예제는 뜨거운 커피를 담고 있는 보온병 내부의 온도 분포를 해석합니다. 주요 목적은 재료 속성과 경계 조건을 정의하기 위해 MATLAB 함수를 사용하는 방법을 설명하는 것입니다.

● LiveLink for Solidworks 를 사용한 형상 파라미터 해석

이 예제는 LiveLink for Solidworks 와 LiveLink for MATLAB을 모두 사용한 형상 파라미터 해석을 보여 줍니다. MATLAB은 형상 매개변수를 변경하고 LiveLink for Solidworks를 이용하여 형상을 수정하는 중첩 루프를 만드는데 사용합니다. LiveLink for AutoCAD, LiveLink for Creo Parametric, LiveLink for Pro/ENGINEER, LiveLink for Inventor, 그리고 LiveLink foir SpaceClaim에서도 동일하게 사용할 수 있습니다.

    LiveLink™ for SpaceClaim®

LiveLink for SpaceClaim Module은 CAD팀과 CAE팀 간의 최적의 설계와 협력을 위하여 모델링과 다중물리현상 모델의 결합을 위한 통합환경을 제공합니다.

LiveLink for SpaceClaim 인터페이스는 SpaceClaim에서 COMSOL Multiphysics로 3D형상을 전송할 수 있습니다. COMSOL 모델에 동기화된 형상은 SpaceClaim에서의 형상과 결합되어 있습니다. 이 의미는 형상에 물리조건 또는 격자설정과 같은 설정을 하였을 때, 추후에 동기화를 해도 유지가 된다는 것입니다. LiveLink 인터페이스는 또한 COMSOL 모델에서 SpaceClaim 형상을 변경할 수 있습니다. 최신 버전은 큰 CAD 모델에 대한 동기화 성능을 향상시켰습니다.

    최신 버전은 큰 CAD 모델에 대한 동기화 성능을 향상시켰습니다.

CAD Import Module

Simens PLM의 Parasolid® 형상 커널은 이제 다음과 같은 제품의 사용자에게 기본 형상 커널로 제공됩니다: CAD Import Module, LiveLink for AutoCAD, LiveLink for Inventor, LiveLink for Pro/ENGINEER, LiveLink for Creo Parametric, LiveLink for SolidWorks, LiveLink for SpaceClaim.

Parasolid 커널을 이용하시면 보다 고급 형상 작업 및 기본 COMSOL Multiphysics의 모델링 환경 에서의 복잡한 CAD 모델을 생성할 수 있으며, COMSOL Multiphysic환경에서 COMSOL의 기본 형상 커널의 기능으로 형상을 만들 수 있습니다.
자동 스케일링은 나노 크기의 디바이스부터 산 보다 큰 물체까지 길이 비율이 크게 다른 CAD 모델을 다룰 수 있게 도와 줍니다.

    이 구조 해석 예제는 휠 테두리에 응력 집중을 정확하게 해석하기 위해 부분모델링 기술을 사용하였으며, 먼저 큰 모델을 응력 집중이 발생하는 부분에서 경계조건으로 사용하는 변위를 얻기 위해 해석하였습니다. CAD Import Module 및 특정 LiveLink 제품은 본래 CAD모델을 불러오거나 형상 수정을 할 수 있으며, 이 제품을 추가하면, 기본적으로 Siemens PLM의 Parasolid kernel을 사용하여 형상을 나타내며, 그려서 형상을 생성 할 때에도 사용됩니다. 이 기능은 고차원 형상 처리를 도와 줍니다.

Interpolation Curves

2D와 3D의 x, y 또는 x, y, z의 테이블 형식의 데이터를 Interpolation Curve으로 만들 수 있습니다. 3차 곡선으로 보간 하거나 주어진 포인트의 근사치를 구할 수 있는데 이는 사용자 정의 허용오차에 의해 제어 됩니다. 데이터를 파일에서 불러오거나 직접 보간 곡선 설정 창에서 입력 할 수 있으며, 곡선은 오픈, 폐쇄, 솔리드 개체로 만들 수 있습니다. 이러한 개체는 2D분석에 사용되거나 밀어내기, 돌리기, 그리고 3D형상들을 결합시킬 때 사용할 수 있습니다. 3D에서 보간한 곡선은 후처리 목적뿐만 아니라 mesh밀도를 안내하고 제어하거나 geometric sweep의 근간으로 사용할 수 있습니다.

이그림은 파일에서 가져온 X, Y, Z 데이터를 사용하여 만든 보간 곡선을 따라 geometric sweep하여 만든 구리선에 전기 저항 계산을 보여줍니다..

보간 곡선은 2D 및 3D에 모두 사용할 수 있습니다. 곡선은 오픈, 폐쇄, 또는 솔리드 개체로 설정할 수 있으며, 이러한 개체는 2D분석에 사용되거나 밀어내기, 돌리기, 그리고 3D형상들을 결합시킬 때 사용할 수 있습니다.  

Cut-and-Paste Geometry Objects

이제 Model Builder tree의 Geometry 부분에서 하나 또는 여러 개의 개체나 명령어들을 잘라내기와 붙여 넣기 또는 복사 할 수 있습니다. 이것은 복잡한 도형 개체 또는 도형작업 순서의 반복을 피할 수 있게하고, 빠른 도형생성 및 파라미터 설정을 위해 사용할 수 있습니다.

Extended Swept Meshing

Swept mesh를 이제 분할된 표면간에도 사용할 수 있습니다. N쪽의 분할 표면은 M쪽의 표면에 N ≥ M일 경우 사용할 수 있습니다. 일반적으로, 소스파티션은 (면을 향해) 대상 파티션보다 격자가 조밀해야 합니다.
Virtual Geometry 기능은 Swept Mesh를 만들기 위해 가상적으로 형상을 변화시키기 위해 사용되어 집니다.

면과 면사이의 Swept Mesh는 Virtual Geometry의 Form Composite Face기능을 이용하면 손쉽게 만들 수 있습니다. 이 기능은 특정해석에서 형상의 복잡도가 중요하지 않은 박막 구조체에서 효율적으로 격자를 만들 수 있게 도와 줍니다.  

Swept mesh가 5개 부분으로 분할된 표면에서 2개의 부분으로 분할된 표면으로 진행되고 있습니다. 이 새로운 기능을 사용하면 다르게 분할된 표면 사이에 mesh sweep을 만들 수 있고, 크고 얇은 구조체에 hexahedral과 prismatic meshes가 가능합니다.

Reuse Parameterized Geometry Objects

이제 다른 모델 파일의geometry sequence 를 사용한 시뮬레이션에 파라미터로 표현된 형상을 재사용할 수 있습니다. Model Builder tree에서 geometry sequence 는 형상과 형상을 결합하는데 사용되는 명령어들의 나열로 정의합니다. geometry sequence 는 함수나 매개 변수에 대한 참조가 포함되어 있으면, 그 함수와 매개변수 또한 모델에 삽입됩니다.

Extended Mesh Copying

새로운 mesh 복사기능은 분할된 면에서 유사한 면으로 자동으로 rigid-body변환을 사용하여 mesh를 복사할 수 있습니다. 이 기능은 전자파의 전파 해석을 위한 Floquet 경계조건과 구조해석을 위한 순환 대칭과 같은 높은 정밀도가 요구되는 periodic 경계조건 애플리케이션에 중요합니다. 새로운 기능은 Copy Domain과 Copy Face, Copy Edge로도 사용할 수 있습니다.

삼각형 면 mesh는 그 반대 면에 복사 됩니다. rigid-body 변환을 사용하여 복사하는 mesh는 전자파의 전파 해석을 위한 Floquet 경계조건과 구조해석을 위한 순환 대칭과 같은 높은 정밀도가 요구되는 periodic 경계조건 애플리케이션에 중요합니다.

Sketch on Work Planes in 3D

손쉽게 형상을 위치시키기 위해 3차원에서 직접적으로 Work plane의 2차원 요소를 반복하여 그리는 것이 가능합니다. 3D에서 Work plane설정에 있는 Draw를 선택하여 활성화 합니다. 이 기능은 texture rendering을 지원하는 그래픽 카드가 필요합니다. 기본설정은 여전히 2D Work Plane 그리기이지만, 선호하는 형태로 변경하면 새로운 Work plane 기능으로 전환할 수 있습니다. 두 개의 새 도구모음 단추는 Work plane기능을 사용한 손쉬운 형상 생성을 위해 Work Plane Clipping과 Align with Work Plane기능을 제공합니다.

Image Import

2D 물성 분포 또는 색을 이용하여 다른 재료 영역을 나타내기 위해 이미지 데이터를 사용할 수 있습니다. 이 방법으로 사용되는 이미지는 전자현미경(SEM), 컴퓨터 단층촬영(CT) 또는 자기 공명 영상(MRI)과 같은 것으로 스캔하여 사용할 수 있습니다.
Image Import의 중요한 점은 높은 비균질 또는 다공성 재료에 해당하는 체적 평균 재료 속성을 쉽게 계산할 수 있다는 것입니다. 이것은 전도성, 유전율, 탄성 또는 다공성과 같은 속성을 포함하고, 하나의 대표적인 평균값으로 공간에 분포된 값을 전환할 수 있습니다. 이러한 등가 재료 속성은 미세한 정보 표현을 피한 큰 구조의 시뮬레이션에 사용할 수 있습니다. 이러한 모델링 방식은 이미지의 분할 및 이미지에서 형상으로 변환되는 어려운 작업을 피할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 기능을 이용하면 Mesh를 간단히 할 수 있고, 메모리 사용량과 계산 시간을 줄일 수 있습니다. – 다른 이미지를 여러 번 반복하여 동일한 해석을 할 때 특히 중요합니다.
가져온 이미지는 모델링에 맞게 COMSOL의 interpolation 함수를 이용하여 만들 수 있습니다. 3D 해석은 3차원 구조의 부분에 해당하는 여러 이미지를 가져와서 사용할 수 있습니다.

이 사진은 CAD 형상 대신 그레이 스케일 이미지로 표현된 기공 구조 시뮬레이션을 보여줍니다. 구조에서의 유동 시뮬레이션은 단일 사각형에서 생성된 mesh로 실행됩니다. 이러한 mesh는 매우 빠르고 사용자의 개입 없이 생성할 수 있습니다. Adaptive mesh는 정확도를 높이기 위해 사용되었습니다. 시뮬레이션 결과의 세부 사항은 mesh를 성기거나 조밀하도록 쉽게 제어할 수 있고, 속도에 반하는 정확성을 지정된 솔루션 시간에 맞게 설정할 수 있습니다.

Digital Elevation Map (DEM) Import

지리 정보 시스템(GIS)의 지형 데이터 적용은 현재 미국 지질 조사국(USGS)에서 지원하는 DEM 파일 형식을 새로운 디지털 고도 지도 interpolation 함수로 사용할 수 있습니다. 다른 표면 및 볼륨과 함께 DEM 표면을 자유롭게 결합하여 형상과 mesh를 체적 형태로 만들 수 있습니다. 여러 DEM 표면은 결합하거나 겹칠 수 있을 뿐만 아니라, 복합 구조 형태를 위해 다른 형상 내부에 만들 수 있습니다. 이 함수는 초기에 기본 근사치 표면을 위해 “knots”의 수를 변화시켜 해상도를 활성화하는 parametric surface를 사용합니다. 이 방법은 빠른 계산을 위해 DEM 데이터의 대략적인 근사치로 시작하고 충분한 형상을 얻을 때까지 계속 세부적으로 수준을 향상시켜 시뮬레이션 설정을 만족시킬 수 있습니다. 메모리 사용량과 계산 시간을 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있습니다.
DEM import로 인한 기하학적 구조는 COMSOL 환경에서 상속이 되며, 일반적인 CAD에서와 같은 방식으로 처리합니다. 즉, COMSOL Multiphysics 전체에서 DEM 형상으로 표현하고 subsurface flow, electromagnetics, acoustics, and structural mechanics와 같은 단일 또는 다중 물리 현상 시뮬레이션에 적용할 수 있습니다.  

매킨리 산의 지형을 불러온 DEM데이터와 직사각형 고체를 결합하여 tetrahedral mesh를 만들었습니다. 이러한 기하학적 표현은 COMSOL Multiphysics에 있는 모든 유형의 시뮬레이션에 사용할 수 있습니다.

Parametric Sweeps:

   Accumulated Probe Tables and Response Surfaces

Parametric Sweep은 표에 다수의 파라미터 데이터를 작성할 수 있는 Accumulate Probe Table를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 표는 두 개의 독립적인 파라미터를 갖고 있는 파라메트릭 스윕의 결과를 포함 할 수 있습니다. 표에서 2D 응답 면을 그리기 위한 새로운 Table Surface와 파라미터 에 대한 1D 그래프를 그리기 위한 새로운 Table Graph을 생성 할 수 있습니다.
Parametric Sweep시 메모리 절약을 위한 새로운 사용자 인터페이스는 몇 개의 스칼라 값과 부분적인 해, 단계별로 저장이 필요한 큰 스케일의 Parametric Sweep를 손쉽게 실행할 수 있습니다.

새로운 Table Surface기능은 다중변수 파라미터 스윕의 함수와 같은 결과를 손쉽게 그릴 수 있습니다. 그림은 설정창에서 마이크로 패치 안테나의 전기장과 S11 파라미터 대비 구조체 넓이와 주파수의 응답을 나타내고 있습니다.

Time-Dependent Mesh Adaption and Automatic Remeshing

Time-dependent mesh adaption과 automatic remeshing 기능이 향상 되었습니다. The time-dependent mesh adaption 알고리즘은 듬성한 Mesh를 미리 해석하여 다음 Mesh개선을 예측을 합니다. 2상 유동 시뮬레이션에서 adaptive mesh의 결과는 위상 인터페이스를 따라 보다 정확한 결과를 제공합니다.

이 예제는 잉크젯 프린터 노즐의 유체흐름을 모델링 하는 방법을 보여줍니다. 잉크의 작은 방울은 노즐을 통해 나오고 목표를 맞출 때까지 공기를 통해 이동합니다. 유체의 흐름은 표면장력을 포함한 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 사용하며, 레벨셋 방법과 adaptive meshing를 사용합니다.  

Combined Stationary and Time-Dependent Solutions

새로운 Study 옵션은 다른 물리 현상을 포함한 결합된 정상상태 및 시간해석 시뮬레이션을 완벽하게 제어할 수 있습니다. 시간해석 시뮬레이션의 각 시간 단계가 자동으로 다른 study와 물리현상의 정상상태 해석결과를 사용할 수 있습니다. 입자 궤적 해석의 경우 시변 해석이지만, 입자에 영향을 주는 외력은 정상상태 해석에서 얻어지므로, 이 기능을 사용할 수 있습니다. 이 새로운 기능은 Time-Dependent Study Step 설정창 하단의 Values of variables not solved for에서 사용할 수 있으며, 같은 설정창의 Physics Selection에서도 설정하여 사용할 수 있습니다.

Compare Solutions on Different Meshes by the Join Data Set

새로운 Join Data Set은 서로 다른 격자, 시간 단계 또는 파라미터 값에 대응하는 솔루션을 비교하는데 사용됩니다. 더하기, 빼기, 곱하기, 나누기, 그리고 보다 일반적이고 명확한 식을 사용하여 솔루션을 얻을 수 있습니다. Join Data Set이 하는 중요한 역할은 해석된 study에서 두 솔루션 간의 차이를 그래프나 값으로 나타내는 것입니다.

서로 다른 두 가지 격자에 대한 두 온도 결과값 차이의 크기는 Join Data Set을 이용하여 시각화 할 수 있습니다. 온도 차이의 절대 값은 식 abs(data1-data2)에 해당하는 Join Data Set의 데이터를 T와 같이 사용할 수 있습니다. 이 특정 결합식은 두 해석에 대한 모든 결과값 변수 차이의 절대값을 만듭니다.  

이 그림은 열적 스트레스 해석에 대한 두개의 서로 다른 격자 밀도에 대한 결과값 간의 온도 차이를 보여줍니다. 새로운 Join Data Set은 다른 격자, 시간 단계 또는 파라미터 값에 해당하는 솔루션을 비교하는데 사용됩니다.

Multislice Plots

Multislice Plots은 빠르게 서로 다른 방향에서 여러 슬라이스 평면을 생성할 수 있습니다. 기본 옵션은 X, Y 및 Z 좌표 평면을 한번에 세개의 슬라이스 평면을 만드는 것 입니다. Multislice Plots 형식은 계산된 도메인의 내부를 볼 수 있는 가장 빠른 방법 중 하나이며 모든 3D Plot Group의 More Plots 섹션에서 사용할 수 있습니다.

Import of External Data to Tables

이제 외부 데이터를 표에 입력 할 수가 있습니다. 스프레드 시트 또는 텍스트 파일로 데이터를 입력할 수 있고 시뮬레이션 결과에 비교하여 실험 데이터를 분석하고 나타내는데 사용할 수 있습니다.

Custom Plot Titles

Plot의 Title부분에 사용자 임의로 plot제목을 설정할 수 있습니다. Custom을 선택하면 다음과 같은 plot제목의 구성요소에 대한 옵션을 얻을 수 있습니다. : 데이터 셋, 적용된 위상 및 솔루션, 그리고 plot의 유형, 설명, 식, 단위를 그래프에 나타낼 수 있습니다. 또한, 사용자 정의의 접두사와 접미사를 추가할 수 있습니다.

  Interactive Slice and Isosurface Plots

보고자 하는 스칼라값은 slice plots이나 isosurface plots에 의해 시각화할 수 있습니다. 미리 정의된 표현식이나 사용자 입력식 중 하나를 시각적으로 나타냅니다. 새로운 버전 4.2a에서 slice plots과 isosurface plots은 슬라이드 컨트롤러를 사용하면 위치를 확인하며 조절을 할 수 있습니다. Slice는 고르게 분산된 slice평면의 총 개수를 지정하거나 좌표 값을 사용하여 정확한 위치에 만들 수 있습니다. 마찬가지로, isosurface또한 고르게 분산된 isosurface levels의 총 개수가 제공되거나 levels를 정확한 값을 입력하여 만들 수 있습니다. Isosurface는 이외에도 Color Expression과 같은 완전히 다른 색을 사용하여 나타낼 수 있습니다. non-interactive slice나 isosurface plot은 체크박스를 선택하여 interactive으로 설정할 수 있습니다.  

Isosurface levels은 슬라이드 컨트롤러를 사용하여 interactively하게 변경할 수 있으며, 다수의 isosurfacees가 동시에 위치할 수 있습니다.

  Data Operations on Results

후처리에서 몇 가지 새로운 연산자를 사용 할 수 있습니다. Time-dependent 시뮬레이션의 timeint() 연산자는 이미 계산된 time-dependnet 솔루션을 시간에 대하여 적분할 수 있습니다. timeavg() 연산자는 time-averaged 값과 유사하게 계산합니다.
소신호 해석과 prestressed 분석을 위해, lintotalavg()는 선형 해에 대하여 모든 상(phase)에 표현의 평균을 계산합니다. Intotalrm() 연산자는 선형 해에 대하여 모든 상(phase)를 포함하는 표현의 root mean square(RMS)를 계산합니다. Intotalpeak는 선형 해에 대한 모든 상(phase)를 포함하는 표현의 최대 값을 계산합니다.

새로운 timeavg 연산자를 사용하여 플라즈마 해석 결과를 시간 평균한 값입니다. pprint 연산자는 데이터가 부드럽게 연결되도록 하기 위해 사용됩니다.

Model Builder Tree Updates

이제 Model Builder Tree에서 다수의 항목을 빠르게 삭제하기 위해 여러 노드를 동시에 선택할 수 있습니다. 새로운 Previous Node와 Next Node 화살표 버튼은 모델링 단계 사이의 빠른 이동을 도와줍니다

Default Nodes

버전 4.2a의 Model Builder Tree는 모든 물리 인터페이스에서 명확히 기본 노드를 나타냅니다. Model tree에서 왼쪽 상단 모서리에 D가 있는 설정이 기본 노드입니다.

  Automatic Inverse of Interpolation Data

Interpolation table 기능에서 자동으로 역 함수를 구할 수 있습니다. 이 옵션은 1D interpolation tables 의 Interpolation 설정 창에서 설정 할 수 있습니다. 본래 함수 이름 int1(x)을 갖고 있다면 역함수는 기본적으로 int1_inv(x)이 되며, 두 함수의 이름은 수정할 수 있습니다. Interpolation table 함수와 역함수는 초기조건과 매질설정, 경계조건, 결과와 같은 대부분의 텍스트 입력부분에서 사용할 수 있습니다.

Units and Material Properties in Equation-Based Models

Partial Differential Equations (PDEs), Ordinary Differential Equations (ODEs) 및 Differential Algebraic Equations (DAEs)에 대한 방정식 기반의 인터페이스는 이제 단위를 지원합니다. 종속 변수와 소스 조건들에 대한 양을 정의 함으로써 방정식 인터페이스를 정의 하고, 모든 방정식 조건과 양의 단위를 표시합니다. 이렇게 하면 다른 물리 인터페이스와 방정식 기반 모델링이 연결이 가능하여 모델의 단위 시스템을 전체에 사용할 수 있어서, 무차원 양을 가지고 작업을 할 때에도 단위 작업에 대하여 신경을 쓰지 않을 수 있습니다. 방정식 기반 모델링에서 자신의 수식이나 방정식을 정의할 때 이제 물성 목록의 물성 속성에 대한 변수를 사용할 수 있습니다. 새로운 물성 변수 root.material은 물성 데이터에 대한 액세스를 간소화 합니다. 예를들어, root.material.rho는 형상의 각 도메인에 정의되어 있는 밀도를 나타내는 rho입니다. 시각화의 경우, material.rho를 입력하면 모든 물질의 밀도를 보여주는 plot을 만들 수 있습니다.  

이제 단위를 편미분 방정식 모델링에 대해 사용할 수 있습니다. 이 예제에서 식 nitf.Cp*nitf.rho가 자동으로 올바른 단위 J/(m^3*K)로 식별됩니다. 잘못된 단위를 포함한 식은 주황색으로 강조표시 됩니다

New k-ω Turbulence Model

k-ω 난류 모델은 이번 CFD Module 버전 4.2a에서 사용할 수 있고, 수정된 Wilcox 모델에 해당 합니다. 표준 k-ε 모델보다 적용이 더 까다로울 수 있지만, 종종 더 정확한 결과를 제공할 수 있습니다. CFD 모듈의 난류 모델링 사용자 인터페이스는 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 방정식을 사용하며, 평균 속도 필드 및 평균 압력에 대한 해석을 합니다. 새로운 k-ω 난류 모델뿐만 아니라, 난류 점성에 대한 다른 모델들은 이전 버전부터 사용할 수 있습니다. : standard k-ε model, Low Reynolds number k-ε model, Spalart-Allmaras model.

90도 파이프 엘보우에서의 물 유동 시뮬레이션이 유동은 새로 추가된 k-omega 난류 모델을 사용하여 시뮬레이션을 했습니다. 이 결과는 공학적 상관 관계를 비교하였고, 이 예제는 COMSOL Model library 업데이트를 통해 제공됩니다.

Laminar Euler-Euler Two-Phase Flow

2상 유동을 위한 새로운 오일러-오일러 모델 사용자 인터페이스는 기포 유동과 혼합 모델 사용자 인터페이스 같은 시뮬레이션과 비슷한 형식으로 처리할 수 있지만, 분산된 상(phase)의 낮은 농도에 국한되지 않습니다. 또한 오일러-오일러 모델 인터페이스는 공기속의 고체 입자의 경우와 같은 상(phase) 사이의 밀도가 크게 차이가 나도 처리할 수 있습니다. 이것은 유동층의 시뮬레이션에 적합한 모델을 만듭니다.

4개의 다른 시간대에 찍은 2차원 유동층 내부의 고체상 부피 비율 스냅샷; 시뮬레이션 시작 후 10s, 13s, 16s, 19s. 공기는 입구 위쪽 벽과 수직의 슬롯에 고체상과 공기가 유입되는 동안 바닥에서 유입됩니다. 고체 입구에서 질량 유속은 상단의 출구 유속 비율과 일치합니다.

Interior Wall

단상 유동을 위한 새로운 내부 벽면 조건은 두 유체 도메인 사이에 얇은 벽 조건을 쉽게 정의할 수 있습니다. 양쪽 벽 경계 조건처럼 고체 도메인을 적용할 필요 없이 고밀도 메쉬를 만들 수 있습니다. 이 새로운 경계 조건은 CFD Module과 Heat Transfer Module에서 사용할 수 있고, 또한 Structural Mechanics Module과 MEMS Module에서의 Fluid-Structure Interaction 다중 물리 현상 인터페이스에서도 사용할 수 있습니다.  

External Radiation Sources

외부 복사 소스는 이제 무한한 거리에 있는 소스 또는 유한한 거리에 있는 포인트 소스로 Heat Transfer Module에서 정의할 수 있습니다. 이 옵션은 열전달 물리 인터페이스와 표면 대 표면 복사 조건을 지원하는 물리 인터페이스에서 사용할 수 있습니다. 무한한 거리에 있는 소스를 정의할 때 단위 면적 당 와트로 입력합니다. 이것은 대표적으로 태양 복사에 사용됩니다. 유한 거리에 있는 포인트 소스를 정의할 때는 전체 와트를 입력합니다. Heat Transfer Module의 다른 새로운 중요한 기능은 표면 대 표면 복사를 사용하는 경계의 양쪽에 복사를 정의할 수 있다는 것입니다. 이 새로운 옵션은 열전달 물리 인터페이스와 표면 대 표면 복사 조건을 지원하는 물리 인터페이스에서 사용할 수 있습니다.

Expanded Structural Shell Capabilities

Structural Mechanics Module은 이제 Shell에 대한 오프셋을 지원합니다. 이 shell 속성은 본래 COMSOL 형상 경계의 위치에서 단면이 수정 된 shell 구조를 모델링 할 수 있습니다. 또한 import 된 CAD 모델에도 적용됩니다. Prestressed modal 및 frequency-response 해석은 이전버전에서는 볼륨에 대하여 사용되어왔고, 이번 버전에서는 shell에서도 사용할 수 있습니다. 기하학적 비선형 해석에 사용하는 경우, shell은 predeformed 혹은 prestressed가 가능하고 수정된 모달 주파수는 매우 정교하고 일반적인 선형화 알고리즘의 도움으로 자동 계산됩니다. 어플리케이션은 prestressed shell 구조의 모든 종류의 진동 분석을 포함합니다.

새로운 버전에서의 Structural Mechanics Module 은 표면 오프셋 및 prestressed 진동 분석을 포함한 shell기능이 추가 되었습니다. 사진은 브라켓 shell구조의 아래 부분의 표면에서 von Mises stress를 나타내고 있습니다.

New Ways to Specify Isotropic, Orthotropic, and

  Anisotropic Materials

Structural Mechanics Module, Acoustics Module, 그리고 MEMS Module은 등방성, 직교이방성 또는 일반적인 이방성 물질에 대한 해석을 지원을 하고있습니다. Voigt 재료 데이터 체계는 이전에 사용되던 표준 물성 데이터 체계에서 추가적으로 사용할 수 있습니다. Acoustics Module의 Elastic Waves와 Poroelastic Waves 인터페이스는 기본적으로 Voigt 표기법을 사용합니다. 탄성데이터를 지정하기 위해 총 아홉 가지의 방법을 사용할 수 있습니다. 최근 추가된 탄성데이터는 Young’s modulus (E)와 shear modulus (G)의 조합에 의해 주어질 수 있습니다.

New Tutorial Models

새 버전에서 Structural Mechanics은 자주 사용되는 분야에 대하여 다섯가지 새로운 예제가 포함되어 있습니다.

● 경첩이 달리 원통 shell의 Postbuckling 해석

하중이나 변위가 없는 Postbuckling의 궤적은 단조롭게 증가합니다.

● Polynomial Hyperelastic Model

이 모델은 사용자 정의 변형 에너지밀도를 사용하여 Mooney-Rivlin 구조 모델을 수현하는 방법을 보여 줍니다.

● 얇은 금속 성형작업

탄소성 변형, 접촉 및 마찰을 포함한 rigid punch를 사용하여 소성 금속을 성형하는 모델로, 결과는 실험 데이터와 비교하고 있습니다.

● 비선형 자기변형 변환기

인가된 전류의 함수에 의해 자기장과 변위는 BH곡선이 비선형인 자기변형 변환기에 대하여 계산 되어집니다. 이 모델은 최대 자기 변형을 얻을 만큼 충분히 응력을 받은 매질에 대하여 고려 합니다.

● 임펠러의 진동

이 예제는 전체 형상에서 후처리에서 dynamic cyclic symmetry의 사용법을 보여 줍니다. 이 모델은 모델 라이브러리 업데이트 기능을 사용하여 다운로드 할 수 있습니다.

    Fluid Models for Pressure Acoustics

Acoustics Module 의 Pressure Acoustics인터페이스는 몇 가지 새로운 유체모델을 포함하고 있습니다. 손실은 Acoustics Module에서 여러 가지 방법으로 설명할 수 있습니다. 고급 사용자 인터페이스는 전체 Thermoviscoacoustics 현상을 다룰 수 있습니다. 손실을 적용하는 또 다른 방법은 직접 Pressure Acoustics 인터페이스에서 이에 상응하는 유체 모델을 사용하는 것입니다. 이것은 thermoacoustic 모델과 비교하여 벌크 유체의 감쇠 특성을 적용하는 것으로, 모델은 열전도와 점도로 인한 손실, 특정 다공성 재료의 감쇠을 해석 하기 위한 모델, 그리고 특정 섬유 소재의 거시적 경험 모델링을 포함합니다. 예를 들어 전체 poroelastic 모델에 대한 해석에서 등가 유체모델이 훨씬 빠르게 계산이 되어 집니다.

Additional Perfectly Matched Layers

밖으로 진행하는 음향 및 탄성파를 흡수하기 위한 Perfectly Matched Layers (PMLs)은 이제 Poroelastic Waves, Thermoacoustics, 및 Structural-Acoustic Interaction에서도 사용할 수 있습니다. 이전 버전부터 PMLs는 Elastic Waves, Piezoelectric Waves, Pressure Acoustic Waves 및 Electromagnetic Waves에서 사용할 수 있었습니다. PMLs는 매우 효율적으로 파동을 감쇄할 수 있으며, 무한 연산 도메인을 나타내는데 사용됩니다. 이것은 넓은 범위의 주파수와 입사각에 대하여 아주 조금 혹은 전혀 반사하지 않고, 비 반사 경계조건에 정의 하기 위해 사용됩니다.

Thermoacoustic-Solid Interaction

새 버전의 Acoustics Module은 2D, 2D axisymmetric 및 3D 모델에 대한 주파수 도메인에서 thermoacoustic-solid 커플링에 대한 새로운 다중물리 인터페이스를 가지고 있습니다. Thermoacoustic-solid Interaction 인터페이스는 Thermoacoustics과 Solid Mechanics 인터페이스의 기능이 결합되어 있습니다.

New Tutorial Models

새 버전의 Acoustics Module은 적용을 위해 두 가지 새로운 예제가 포함되어 있습니다

● 전기적 특성을 포함한 축대칭 콘덴서 마이크

이것은 간단한 축대칭 콘덴서 마이크모델입니다. 이 모델은 관련된 모든 물리현상을 포함하고 있으며, 구체적인 마이크 형상과 물성치에 대한 민감도를 알 수 있습니다. 이 모델은 전기적 소신호 모델에 대해 근사치를 사용하지만, 음향- 기계 시스템에 대한 전체 유한요소 모델을 해석합니다. 정지(0점)문제는 정정기학과 멤브에인 모델을 사용하여 해석되며, 이 모델은 Acoustic module과 AC/DC모듈이 모두 필요합니다.

콘덴서 마이크의 새로운 예제는 전기, 기계 및 열음향 효과를 결합한 다중물리 모델을 설정하는 방법을 보여 줍니다. 마이크 형상 및 물성치 변화에 대한 민감도를 매우 정확하게 알아내는데 사용됩니다. 이 모델은 Acoustic 모듈과 AC/DC모듈이 이용되었습니다.

● Acoustic Levitator

이것은 일정한 주파수에서 간단한 2D acoustic levitator에 대한 모델입니다. 작은 탄성 입자가 지속되는 음향필드에서 균일하게 나오고 음향 발산 힘과 점성, 중력에 영향을 받아 입자 경로가 결정됩니다.

Capacitance and Lumped Parameter Matrices

새로운Global Matrix Evaluation기능은 한 번에 전체 집중소자 행렬을 계산하고, 출력합니다. 결과 행렬은 직접 표형태로 출력되고 이것들은 파라미터 스윕이나 주파수 스윕에서도 사용할 수 있습니다. 이 기능은 캐패시터턴스, 인덕턴스, 임피던스, 어드미턴스등의 모든 집중소자 파라메터에서 사용가능 합니다.

Global Matrix Evaluation을 사용하여 캐패시턴스 행렬 계산에 대한 Results node 와 table 출력. Table에 출력된 4X4 캐패시턴스 행렬은 4포트 electrostatic으로 해석된 결과 입니다.

Automatic Differential Inductance Computation  

V4.2 에서 소개된 Small-signal analysis에서 자동 미분 인덕턴스 계산을 수행할 수 있습니다. 이 기능은 캐패시턴스나 인덕턴스와 같은 다른 집중소자 파라미터에서도 사용할 수 있습니다.  

Small Signal신호해석에서 서로 다른 인덕턴스 계산을 위한 비선형 자장 해석

Particle Tracing with the AC/DC Module

AC/DC Module은 손쉽게 전자장에서의 전하입자 계산을 위해 새로운 Particle Tracing Module과 결합할 수 있으며, 두 가지 새로운 예제가 제공되고 있습니다.

● Magnetic Lens

이 모델은 공간적으로 자장이 변할 때 전하의 궤적을 계산하기 위해 전하 입자 추적 인터페이스를 사용하였으며, 이 모델은 AC/DC Module과 Particle Tracing Module가 필요합니다.

● Quadrupole Mass Spectrometer

이 모델은 Quadrupole에서 다양한 분자질량을 가진 이온의 궤적을 해석한 모델로 AC전장과 DC전장이 모두 존재합니다. 이 모델은 AC/DC Module과 Particle Tracing Module가 필요합니다.

AC/DC 모듈과 Particle Tracing Module을 같이 사용하여 자기렌즈에서 전하입자궤도해석

S-Parameter Matrices

새로운 Global Matrix Evaluation은 한 단계에서 전체 S-parameter행렬을 계산하고 출력합니다. 주파수 스윕과 형상 스윕에서 새로운 table graph과 table surface기능을 사용하여 응답곡선 및 Surface 출력을 할 수 있는 table에서 전체 행렬이 계산되고 출력됩니다.

주파수 스윕에 대한 S-parameter행렬. TX/RX system 이나 I/Q 신호 혼합/분배기의 단일 안테나에서 사용되어 집니다.

Electromechanics Multiphysics Interface

새로운 Electromechanics 다중물리 인터페이스는 전기적으로 동작하는 구조체의 변화를 위한Moving Mesh를 포함한 Solid Mechanics 와 Electrostatics가 결합되어 있으며, Pull – in Voltage 계산을 포함한 모드나 주파수응답에 대한 공진기 해석에 사용할 수 있습니다. 정적 해석이나 주파수응답, 모드해석, Pull-in Voltage해석, 시간해석모델링 방법을 보여주는 공진기의 2차원 및 3차원 모델이 제공되며, 3차원 모델의 경우 Model Library Update를 통하여 사용할 수 있습니다.

정적해석과 구조해석, Moving Mesh를 결합한 새로운 Electromechanics를 사용한 공진기 해석.

Thin-Film Damping

thin-fiIm damping 사용자 인터페이스는 상당히 간단하여, Solid Mechanics 인터페이스에서 경계조건으로 thin-film damping추가하시면 됩니다. Fluid-Film특성 노드 에서는 유체특성이나, 기체특성, 반응영향들을 정의하시면 됩니다. Border노드에서는 압력이나 border flow와 같은 border조건을 정의 하시면 됩니다. Film-Damping Shell 인터페이스는 이전버전과 같이 film-damping 과 solid mechanics를 연결하기위해 존재 합니다.

Slip Flow Interface

새로운 슬립 유동 인터페이스는 슬립 유동 영역내에서 열 및 등온 유동 모델링을 하기 위해 사용할 수 있습니다. 이 슬립 유동 인터페이스는 기체가 희박한 곳에서 벽면에 인접한 기체의 얇은 층을 포함하는 유동 모델을 가능하게 합니다. 이 인터페이스는 2D와 3D에서 사용할 수 있습니다. 새로운 슬립 유동 벤치마크 예제 모델은 마이크로채널에서 연결된 두 개의 닫힌 챔버 사이의 유동을 보여줍니다. 이 모델은 새로운 슬립 유동 인터페이스를 사용합니다.

새로운 슬립 유동 벤치마크 예제 모델은 마이크로채널에서 연결된 두 개의 닫힌 챔버 사이의 유동을 보여줍니다. 이 모델은 새로운 슬립 유동 인터페이스를 사용합니다.

Transitional Flow Interface

새로운 Transitional 유동 인터페이스는 층류 유동에서 분자 유동에 이르는 누센수의 전체 범위에서의 등온 유동 모델을 가능하게 합니다. Transitional 유동 인터페이스는 2D에서 사용할 수 있습니다. Transitional 유동 인터페이스를 사용한 새로운 누센의 최소값 예제 모델은 약 누센수가 1인 평행한 판사이의 희박 기체 유동비를 보여줍니다.

Ion Energy Distribution Function and Angular Distribution   Function

Particle Tracing Module 과 Plasma Module을 결합하면 Ion Energy Distribution Function과 Angular Distribution Function을 계산할 수 있습니다. Ion Energy Distribution Function은 반도체 공정이나 표면처리에서 나노미터 크기의 구조의 비율을 통해 정확한 제어를 할 수 있도록 조절할 수 있기 때문에 중요합니다.

마이크로 기둥을 내포하고 있는 바이오센서의 유동셀(flow cell). 플라즈마 해석으로부터 얻어진 Ion Energy Distribution Function

CHEMKIN® Import and Parameter Estimation

4.2a 버전 Chemical Reaction Engineering Module 에서 CHEMKIN 불러오기 기능과 파라미터 추정 기능이 향상 되었습니다. 또한 아래와 같이 새로운 모델이 추가 되었습니다:

● 비이상적 반응기의 파라미터 추정 모델

이 예제는 한쪽에서는 높은 교반이, 다른 쪽에서는 낮은 교반이 일어나는 실제 반응기를 구현하려고 교환이 일어나는 두 개의 이상적 CSTR를 고려하였습니다. 두 영역에서의 부피와 교환율과 관계된 두 개의 파라미터를 파라미터 추정을 통해 구할 수 있습니다.

● 마이크로채널 H-셀

확산을 이용해서 H-셀 마이크로채널에서의 분리를 구현하였습니다. 제한된 시간에 셀로 서로 다른 두 층류를 접촉시켜, 접촉면이 뚜렷하고, 유량을 조절함으로써 단지 확산으로만 한 유체에서 다른 유체로 이전되는 양을 조절할 수 있습니다.

● 스테판 튜브

이 예제는 1차원 정상상태의 다성분계 가스 확산을 보여주는 것으로, 스테판 튜브에서의 세 성분 가스의 확산을 맥스웰-스테판 확산 식을 이용하였습니다. 그리고, 정상 상태에서의 질량 분율을 구하였습니다.

마이크로 기둥을 내포하고 있는 바이오센서의 유동셀(flow cell). 기둥의 표면은 활성물질로 코팅되어 있으며, 이 물질은 샘플용에서 분석물을 흡착합니다. 흡착된 종(species)은 기둥 표면에서의 농도 지배적입니다. 이 예제는 분석물이 셀 내에서 규칙적으로 흐를 때 표면 농도 분포를 나타내고 있습니다. 또한, 흡착물질이 비활성상태로 되는 표면 반응 절제 효과를 볼 수 있습니다. 이 모델은 표면반응이 존재하는 유체 흐름 내에서의 물질전달을 Surface Reactions 인터페이스를 이용하여 구현하였습니다.  

Infinite Elements for Current Balance

새로 나온Infinite Elements로 무한 영역에서의 전극과 전해질의 전류 수지를 적용할 수 있게 되었습니다. 이는 주요 모델의 외곽에 인공적으로 모델링 영역을 추가하여 자동적으로 관련 식을 무한대로 스케일을 조절할 수 있습니다. 이 기능으로 계산 영역을 줄일 수 있고, 계산 정확성을 높이며, 계산 시간을 줄일 수 있습니다. 모델 빌더 트리(Model Builder Tree)에서 Infinite Element Domain 노드가 바로 모델 정의(Model Definitions )에 추가하면 됩니다.

New Tutorials

Batteries & Fuel Cells Module의 신 버전에서는 두 개의 예제가 추가되었습니다:

● 리튬이온전지팩(Pack) 냉각

이 모델은 액체 냉각 전지 팩에서의 온도 분포를 계산하였습니다. 열원은 1차원 전지 모델을 이용하였으며, 유체 및 온도는 3차원으로 구현을 하였습니다. 이 모델은 Batteries & Fuel Cells Module 과Heat Transfer Module이 필요합니다.

● 연료전지에서의 전기화학 임피던스 분광

이 모델은 연료전지에서 전기화학적인 AC 임피던스를 구하는 것으로, 주어진 AC 신호를 첨가하였고, 비선형 시물레이션을 자동적으로 선형화한 계산 형태를 지원하고 있습니다.
 

Electrode Power Boundary Conditions

Batteries & Fuel Cells Module에서는 몇 몇 사용자 인터페이스뿐만 아니라 Lithium-Ion Battery 사용자 인터페이스에서 Electrode Power 경계 조건이 추가 되었으며, 평균 전력 밀도(Average power density) 와 총 전력(Total power) 중 선택할 수 있습니다.

자동차 분야에서의 리튬이온전지팩의 냉각. 이 모델은 액체 냉각 전지 팩에서의 온도 분포를 계산하였습니다. 열원은 1차원 전지 모델을 이용하였으며, 유체 및 온도는 3차원으로 구현을 하였습니다. Batteries & Fuel Cells Module 모델 라이브러리(Model Library )에 있습니다.  

Infinite Elements for Electrodeposition

증착 시물레이션은 가끔 증착과정이 일어나는 작은 영역과 더불어 주위 영역이 클 때가 있습니다. 이러한 영역을 계산 시간을 줄이기 위해 무한 영역으로 처리할 수 있습니다. 새로 도입된 Infinite Elements로 전극과 전해질의 큰 영역에서의 전류 수지 및 유한 영역으로 표현할 수 있습니다. 모델 빌더 트리(Model Builder Tree)에서 Infinite Element Domain 노드가 바로 모델 정의(Model Definitions )에 추가하면 됩니다.

New Tutorial: Electrodeposition of a Microconnector Bump

증착 과정에서 물질전달이 제한적이고, 전극의 전류밀도분포가 유체의 속도에 따라 영향을 받는 상황을 나타내고 있습니다. 마이크로커넥터 범프(Microconnector bumps)는 LCD, 드라이브 칩과 같이 서로 연결된 구성 요소에 대한 전기 분야의 여러 형태에 사용되고 있습니다. HTML과 PDF파일에 있는 내용으로 모델을 정확히 따라 할 수 있습니다. 전극에서의 범프 위치는 포토레지스트 마스크(photoresist mask) 사용으로 조절할 수 있으며, 균일성과 형태로 전류 분포를 제어하는 것이 형태를 보증하고 서로 연결된 범프의 신뢰성에 있어서 중요합니다.