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Pablo Vallejos

pablo@comsol.com COMSOL Inc


Agenda • COMSOL Multiphysics

• Ejemplos • Proceso de simulación • Simulación en vivo • Prácticas y Q&A


COMSOL Multiphysics • Simulación de ingeniería

• Completamente integrado


COMSOL Multiphysics – Características • Análisis con elementos finitos • Multifísica sin limite • Flexible y amigable

Malla en 3D de un transistor de potencia

• Librerías de materiales • Herramientas matemáticas • Completamente paramétrico

Visualización de la temperatura


Análisis de Multifísica Campos Electromagnéticos

Transferencia de Calor

Mecánica Estructural

Análisis de Multifísica

Transporte de Masa y Reacciones

Flujo de Fluido

Acústica


COMSOL v4.2a – Línea de productos


Ejemplos


Transductor Piezoeléctrico: Sonar Tonpilz •

Acoplamiento PiezoeléctricoEstructural-Acústico –

Estudio de modos de resonancias y frecuencia

Acoustics Module

Campo de presión acústico del sonar

Resonancia con deformación a 8.94 kHz


Modelado del perfil de temperatura de la batería de iones de litio •

Interfaz de batería de ion de litio – – –

Balance masa y carga Calculación de calor Batteries and Fuel Cells Module

Transferencia de calor y flujo laminar – –

Enfriamiento forzado Heat Transfer Module

Concentración de sal en el electrolito

Caída de presión

Distribución de temperatura


Análisis Multifísico de un cátodo poroso de una celda de combustible • •

Distribución de corriente secundaria Transporte de especies concentradas –

Concentración de oxigeno

Densidad de corriente de electrolito

• •

Especies múltiples

Ley de Darcy Batteries and Fuel Cell Module


Interaccion Fluido-Estructura con turbulencia de un panel solar • Flujo turbulento, k-ɛ • Mecánica de sólidos • CFD Module

Propagación de viento

Deformación y tensión de Von Mises


Descomposición de aldicarb y los subproductos tóxicos en el suelo Saturación después de 10 días

Ecuación de Richard –

Transporte soluto –

Suelo no saturado Incluye cinética química

Subsurface Flow Module 2.4 horas

1/2 dia

Concentración de Aldicarb

1 dia

5 dias

10 dias


Calentamiento electromagnético en un componente de microondas

Campo eléctrico (flechas azules), campo magnético (flechas verdes) y temperatura

• Ondas electromagnéticas • Transferencia de calor • RF Module Perfil de la temperatura


Horno para procesamiento de semiconductores calentado por RF • Campos magnéticos, AC • Transferencia de calor – Conducción y radiación

• AC/DC Module • Heat Transfer Module

Campo magnético alrededor de la bobina

Perfil de la temperatura del horno


Reactor monolito para reducción de NOx en tubo de escape •

Transporte de masa, Transferencia de Calor, Transporte de momento en medios porosos –

Incluye cinética química

Chemical Reaction Engineering Module

Perfil de temperatura en el reactor

Conversion de NO en reactor


Dilatación térmica en dispositivo de MEMS • Mecánica de sólidos • Transferencia de calor • Structural Mechanics Module Temperatura y deformación

Tension de Von mises

Desplazamiento a lo largo de la borde


Ejemplos disponible en la Librer铆a de Modelos en COMSOL

Incluye: - Mas de cien tutoriales - Documentaci贸n

- Instrucciones Paso-a-paso - Actualizaci贸n de Librer铆a de Modelos


Proceso de simulación

2. Física y materiales

1. Geometría

3. Malla

Iterar? 5. Resultados

4. Resolver


CAD y Geometría • Diseña tus geometrías en COMSOL • Importa tus diseños CAD TM • LiveLink para CAD – – – – – –

®

SolidWorks ® Pro/Engineer ® Inventor ® CreoParametrics ® SpaceClaim ® AutoCAD


Añadir las interfaces de física • Model Wizard • Interfaces de una física • Interfaces de multifísica • Interfaces matemáticas


Añade tus propias ecuaciones • Ecuaciones Diferenciales Parciales ut    (ku)  0 dP • Ecuaciones Diferenciales Ordinarias  U ( x, y , z ) – Global o Distribuida

• Ecuaciones Algebraicas – Global o Distribuida

• Aplicaciones – Ecuación no disponible en COMSOL – Integración sobre el Tiempo

dt

  u  0 dw  U (t ) dt

A * ( p  Bx 2 )(1  Cx)  Dx  0 P( x, y, z )   (u ( x, y, z )  1)dt t

w   U dt t

• COMSOL Multiphysics  2u u ea 2  d a    (cu  u   )    u  au  f t t


Mallado de la geometría • Métodos automáticos – Malla controlada por la física

• Métodos manuales – Varias características avanzadas

• Elementos – 3D: Tetraedros, Hexaedros, Pirámides, Prismas – 2D: Triángulos, Cuadriláteros

• Importe de NASTRAN


Resolver el sistema de ecuaciones •

Resolvedores especializados – – – – – – –

• • • •

Acoplado o segregado Estacionario Dependiente del tiempo Dominio de la frecuencia Valor y frecuencia propia Optimización Paramétrico

Interfaz de Barrido Paramétrico Batch Job Cliente/Servidor Paralelismo – –

Shared Memory Distributed Memory (Clúster)

   (cu)  f    (c(u)u)  f

Ku  F K (u)u  F


Computaciones con clúster • Interfaz lista para el Usuario – A. Barrido paramétrico grande B. Modelo distribuido grande

• Nodos libre • Windows HPC Server 2008 • Linux


Visualizaci贸n y Postprocesado


Ejemplo Multif铆sico en vivo Fusible de Autom贸vil


Simulación en Vivo – Fusible de Automóvil • Fusible de 10 A – Aleación de Aluminio – Protector de Plástico Acrílico

• Calentamiento resistivo por corrientes eléctricas • Física involucrada – Corrientes Eléctricas – Transferencia de Calor – Dilatación Térmica


Paso 1 – Corrientes Eléctricas Corrientes Eléctricas V

Pérdidas ?

   ( eV )  0

Tierra

15 A


Paso 2 – Transferencia de Calor Corrientes Eléctricas V

q flux  h(T  Tamb )

   ( eV )  0

 e T 

Q   e V

2

   ( T T )  Q Transferencia de Calor T

T = 20 C

Temperatura = ?


Paso 3 – Dilatación Térmica Corrientes Eléctricas V

   ( eV )  0

 e T 

Libre

Q   e V

2

   ( T T )  Q Transferencia de Calor T

Dilatación Térmica u, v, w

Fijo

Esfuerzos ?


Simulación en Vivo – Fusible de Automóvil • Implementación en 3D – – – –

Corrientes Eléctricas Transferencia de Calor Mecánica Estructural Acoplamiento Manual

• Análisis Estacionario – Paramétrico

• Objetivos – – – – –

Corrientes Perdidas por resistividad Temperatura Máxima Deformación y Esfuerzos Verificar efectos no lineales


COMSOL Multiphysics - Conclusión • Software completo • Multifísica – Captar todos los efectos relevante

• COMSOL puede resolver cualquier sistema acoplado – – – –

No acoplados Acoplamiento unidireccional (débil) Acoplamiento bidireccional (fuerte) Multi-acoplado (mas fuerte) Botón piezoeléctrico para ascensores


Practicas - Busbar • Conductor eléctrico, aplicación de alta tensión eléctrica • Geometría parametrizada • Calentamiento Joule

• Expansión térmica • Flujos y enfriamento • Material necesario esta disponible en COMSOL


Interacción Eléctrica-Térmica-Estructural

Perdidas resistivas

Corrientes eléctricas:

Transferencia de calor:

V

T Conductividad eléctrica función de temperatura

Expansión térmica

Mecanica Estructural: u, v y w


Practicas • •

Sigan las instrucciones en ”Introduction to COMSOL Multiphysics” Más de cien ejemplos documentados en la libreria de modelos: –

View->Open Model Library

Si hay dudas, Pregunten!


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• E-mail: support@comsol.com • Teléfono: +1-781-273-3322 • Datos de Contacto – – – –

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