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COMSOL Multiphysics® 6.2 Release Highlights

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Neuerungen im Wave Optics Module

Für Nutzer des Wave Optics Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.2 Leistungsverbesserungen für das Interface Electromagnetic Waves, Boundary Elements, neue Impedanz-Randbedingungen und ein Tutorial-Modell, das die Wellenausbreitung in Flüssigkristallen beschreibt. Hier erfahren Sie mehr über die Updates.

Leistungsverbesserungen für das Interface Electromagnetic Waves, Boundary Elements

In den Einstellungen für das Interface Electromagnetic Waves, Boundary Elements ist es jetzt möglich, Symmetrieebenen auszuwählen, um die Berechnungszeit zu reduzieren. Die Symmetrieeinstellungen steuern auch die Fernfeldberechnungen und die physikgesteuerte Vernetzung. Das neue Modell RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method (RF) veranschaulicht diese Funktionalität.

Darüber hinaus sind Simulationen mit der Randelemente-Methode (BEM) auf Clustern bis zu 2,5-mal schneller als in früheren Versionen. Wenn Sie zusätzlich den Effekt der Verkleinerung des Modells durch eine Symmetrieebene berücksichtigen, sind die Simulationszeiten bis zu 4-mal schneller. Darüber hinaus wurde die Balance von Prozessor- und Speicherauslastung für BEM-Modelle, die auf Clustern ausgeführt werden, erheblich verbessert.

Ein Flugzeugmodell, das den bistatischen Radarquerschnitt in der Farbtabelle Thermal Wave zeigt.
Berechnung des bistatischen Radarquerschnitts unter Verwendung eines halben Modells, das durch eine Symmetrieebene eines perfekten magnetischen Leiters unterstützt wird.

Neue und verbesserte Features im Interface Electromagnetic Waves, Boundary Elements

Die Randbedingungen Impedance Boundary Condition und Layered Impedance Boundary Condition wurden zu dem Interface Electromagnetic Waves, Boundary Elements hinzugefügt. Diese Randbedingungen behandeln metallische äußere Bereiche bzw. metallische äußere Bereiche, die von einer Schichtstruktur bedeckt sind. Sie können sich diese Ergänzung in dem Tutorial-Modell Modeling of Dipole Antenna Array Using the Boundary Element Method ansehen.

Der Knoten Wave Equation, Electric enthält jetzt alle Standardoptionen des Electric displacement field model, wie zum Beispiel Relative permittivity, Refractive index, Dielectric loss, usw. Dies vereinfacht die Verwendung unterschiedlicher Materialien, die verschiedene Materialmodelle verwenden.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Impedance Boundary Condition, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Dipolantennengruppenmodell in den Grafikfenstern.
Um die metallischen Oberflächen einer Dipolantennengruppe mit endlicher Leitfähigkeit zu charakterisieren, wird die Randbedingung Impedance Boundary Condition angewendet.

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Wellenausbreitung durch Flüssigkristalle

Ein neues Tutorial-Modell demonstriert die Schaltfähigkeit einer Flüssigkristall-Displayzelle in einer In-Plane-Switching- (IPS-) Konfiguration. Das Oseen-Frank-Modell wird verwendet, um die Verteilung der Direktoren des Flüssigkristalls (optische Achse) zu berechnen, wenn ein statisches elektrisches Feld angelegt wird. Zur Definition der Oseen-Frank-Gleichung wird ein gleichungsbasiertes Interface verwendet, während das Interface Electrostatics für die Lösung der elektrischen Potentialverteilung verwendet wird. Für das gegebene inhomogene anisotrope Flüssigkristallmaterial wird eine Vollwellensimulation mit dem Interface Electromagnetic Waves, Frequency Domain durchgeführt.

Ein Modell eines nematischen Flüssigkristalls, das die Verteilung des elektrischen Potentials in der Farbtabelle Thermal Wave und das elektrische Feld mit einem Stromlinienplot in der Farbtabelle Thermal zeigt.
Die Pfeile zeigen die Verteilung des Direktors eines nematischen Flüssigkristalls (optische Achse). Die Farben repräsentieren die Verteilung des elektrischen Potentials und die Stromlinien das elektrische Feld.

Eingabefeld für die Richtung der einfallenden Welle für Gauß-Strahlen

Wenn Sie die Option Gaussian beam in den Features Scattering Boundary Condition und Matched Boundary Condition im Interface Electromagnetic Waves, Beam Envelopes verwenden, gibt es ein neues Eingabefeld Incident wave direction. Dieses Eingabefeld gibt die Hauptausbreitungsrichtung für den einfallenden Gauß-Strahl an und ermöglicht eine größere Flexibilität bei der Angabe von Gauß-Strahlen mit komplexen inhomogenen Wellenvektorverteilungen auf dem Interface-Knoten.

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Elektrische Leitfähigkeit für Drude-Lorentz- und Debye-Dispersionsmodelle

Die Drude-Lorentz- und Debye-Dispersionsmodelle sind jetzt noch flexibler und erlauben die separate Angabe der elektrischen Leitfähigkeit.

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Elemente höherer Ordnung

In dieser Version können nun im Interface Electromagnetic Waves, Frequency Domain und im Interface Electromagnetic Waves, Transient Curl-Elemente bis zu siebter Ordnung verwendet werden.

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Zyklische Symmetrie für das Feature Periodic Condition

Das Feature Periodic Condition enthält jetzt die Periodizitätsoption Cyclic symmetry. Mit dieser Option können Sie Simulationen eines Sektors eines zyklisch symmetrischen Modells anstelle des vollständigen Modells durchführen und so die Berechnungszeit verkürzen.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Periodic Condition, das entsprechende Einstellungsfenster mit der ausgewählten Option Cyclic symmetry periodicity und zyklisch angeordnete elektrische Dipole im Grafikfenster.
Das elektrische Feld in radialer Richtung für zyklisch angeordnete elektrische Dipole. Der linke Plot zeigt die vollständige Lösung und der mittlere Plot zeigt eine Umdrehung der Simulationsergebnisse für einen Sektor (der ganz rechte Plot). Im mittleren Plot wurde für die Datengenerierung ein Sektordatensatz verwendet.

Physikgesteuertes Netz für Simulationen im Zeitbereich

Die Interfaces für den Zeitbereich, Electromagnetic Waves, Transient und Electromagnetic Waves, Time Explicit, bieten jetzt physikgesteuerte Netzvorschläge auf der Grundlage des Frequenz- oder Wellenlängeninhalts einer Simulation. Die folgenden Tutorial-Modelle veranschaulichen dieses Update:

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Mesh, das entsprechende Einstellungsfenster mit der ausgewählten Option Frequency für die Größe der Netzelemente und ein Dualband-Antennenmodell im Grafikfenster.
Die maximale Netzgröße wird durch die relevante Frequenz bestimmt.

Hexagonaler gleichförmiger Gruppenfaktor

Der hexagonale gleichförmige Gruppenfaktor schätzt schnell das Fernfeldmuster von Antennengruppen auf einem dreieckigen Gitter. In Version 6.2 bieten die hexagonalen Antennengruppen geringere Nebenkeulen, eine robustere Leistung mit besserer Auflösung, geringeres räumliches Rauschen und eine breitere Abdeckung.

Zwei gleichmäßige hexagonale Antennenmodelle, die das Fernfeldmuster in der Farbtabelle Thermal Wave zeigen.
Eine Antennengruppe mit 169 Elementen kann schnell durch ein periodisches Einheitszellenmodell in Kombination mit dem neuen hexagonalen gleichmäßigen Gruppenfaktor geschätzt werden.

Unmittelbare Normvariablen für Vektorgrößen

Es gibt neue Variablen der Form phys.normXi = sqrt(real(Xx)^2+real(Xy)^2+real(Xz)^2) , die hinzugefügt werden können. Hierbei ist phys ein Platzhalter für einen beliebigen Physik-Tag, wie zum Beispiel ewfd, und X ein Platzhalter für eine physikalische Größe, wie zum Beispiel ein elektrisches Feld (E), ein magnetisches Feld (H), usw. Diese Variablen sind insbesondere bei der Visualisierung von zeitharmonischen Vektorwellen nützlich.

 
Die unmittelbare Norm der Oberflächenstromdichte (links) auf einer gekrümmten Metalloberfläche bietet eine dynamischere Visualisierung des Wellenverhaltens als die herkömmliche Normdefinition (rechts).

Benutzerdefinierte Oberflächenimpedanz

In den Features Impedance Boundary Condition und Layered Impedance Boundary Condition ist es jetzt möglich, die Oberflächenimpedanz direkt anzugeben. Zuvor wurde die Oberflächenimpedanz indirekt aus den am Rand oder in den Feature-Einstellungen definierten Materialeigenschaften berechnet. Dies vereinfacht den Modellierungsprozess für Probleme, bei denen es weniger wichtig ist, echte Materialien für die Modellierung des äußeren Gebiets zu verwenden.

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Neuerungen in der Materialbibliothek Optical

Zu der Materialbibliothek Optical, die im Ray Optics Module und im Wave Optics Module verfügbar ist, wurden mehr als 90 neue Gläser von CDGM Glass Co., Ltd. hinzugefügt. Die neuen Gläser enthalten alle notwendigen Eigenschaften, um eine STOP-Analyse (structural thermal optical performance analysis) durchzuführen.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics® Version 6.2 enthält neue Tutorial-Modelle für das Wave Optics Module.

In-Plane Switching of a Liquid Crystal Cell

Ein Modell eines nematischen Flüssigkristalls, das die elektrische Potentialverteilung in der Farbtabelle Dipol und das elektrische Feld mit einem Stromlinienplot in der Farbtabelle Thermal zeigt.
Die Pfeile zeigen die Verteilung des Direktors eines nematischen Flüssigkristalls (optische Achse). Die Farben repräsentieren die Verteilung des elektrischen Potentials und die Stromlinien das elektrische Feld.

Application Library Titel:
in_plane_switching_liquid_crystal_cell
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Metasurface Beam Deflector

Ein Modell eines Metasurface-Strahlablenkers, das die Strahlablenkung in der Farbtabelle Wave zeigt.
Drei Perioden eines Metasurface-Strahlablenkers. Die Struktur selbst ist eine wiederholte Anordnung von sechs Posts (Metaelementen). Die Welle fällt in Normalenrichtung von unten ein und wird von der Normalen weg nach oben rechts gebrochen.

Application Library Titel:
metasurface_beam_deflector
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RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method

Ein Modell einer Metallkugel, das das elektrische Feld einer einfallenden Welle in der Farbtabelle Thermal Wave zeigt.
Das elektrische Feld einer einfallenden Welle, die an einer Metallkugel gestreut wird. Da das Problem mit dem Interface Electromagnetic Waves, Boundary Elements gelöst wird, muss nur der Rand der Kugel vernetzt werden.

Application Library Titel:
rcs_sphere_bem
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Simulation of Metal–Air Surface Plasmon Polariton Propagation and Dispersion

Ein Oberflächenplasmonen-Polariton-Wellen-Modell, das die Wellenausbreitung in der Farbtabelle Wave zeigt.
Eine Oberflächenplasmon-Polariton-Welle, die sich entlang der Grenzfläche zwischen einem Gebiet aus Luft (links) und einem Gebiet aus Silber (rechts) ausbreitet.

Application Library Titel:
metal_air_surface_plasmon_polariton
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Waveguide S-Bend

Zwei Modelle einer geführten Welle, die ihre Ausbreitung entlang einer S-Kurve in der Farbtabelle Prism zeigen.
Eine geführte Welle, die sich entlang eines S-Bogens ausbreitet. Der linke Plot zeigt die Ergebnisse, die Sie erhalten, wenn Sie das Interface Electromagnetic Waves, Beam Envelopes zusammen mit dem Interfaces General Form PDE lösen, welches die Phasenfunktion für das Interface Electromagnetic Waves, Beam Envelopes berechnet. Der rechte Plot zeigt die Ergebnisse der Lösung mit dem Interface Electromagnetic Waves, Frequency Domain.

Application Library Titel:
waveguide_s_bend
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