pablo vallejos [email protected] comsol inc · malla en 3d de un transistor de ... – autocad ®...
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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
• Librerías de materiales
• Herramientas matemáticas
• Completamente paramétrico
Malla en 3D de un
transistor de potencia
Visualización de la
temperatura
Análisis de Multifísica
Campos
Electromagnéticos
Flujo de Fluido Transporte de
Masa y Reacciones Acústica
Transferencia
de Calor
Mecánica
Estructural
Análisis de Multifísica
COMSOL v4.2a – Línea de productos
Ejemplos
Transductor Piezoeléctrico: Sonar Tonpilz
• Acoplamiento Piezoeléctrico-
Estructural-Acústico
– Estudio de modos de
resonancias y frecuencia
– Acoustics Module
Resonancia con deformación a 8.94 kHz
Campo de presión acústico del sonar
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
Caída de presión Distribución de temperatura
Concentración de sal en el electrolito
Análisis Multifísico de un cátodo poroso de
una celda de combustible
• Distribución de corriente
secundaria
• Transporte de especies
concentradas – Especies múltiples
• Ley de Darcy
• Batteries and Fuel Cell Module
Densidad de corriente de electrolito
Concentración de oxigeno
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
• Ecuación de Richard – Suelo no saturado
• Transporte soluto – Incluye cinética química
• Subsurface Flow Module
Concentración de Aldicarb
2.4 horas 1/2 dia 1 dia 5 dias 10 dias
Saturación después de 10 días
Calentamiento electromagnético en un
componente de microondas
• Ondas electromagnéticas
• Transferencia de calor
• RF Module
Perfil de la temperatura
Campo eléctrico (flechas azules), campo
magnético (flechas verdes) y 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
Conversion de NO en reactor Perfil de temperatura en el reactor
Dilatación térmica en dispositivo de MEMS
• Mecánica de sólidos
• Transferencia de calor
• Structural Mechanics
Module
Tension de Von mises
Temperatura y deformación
Desplazamiento a lo largo de la borde
Ejemplos disponible en la
Librería de Modelos en COMSOL
Incluye:
- Mas de cien tutoriales
- Documentación
- Instrucciones Paso-a-paso
- Actualización de Librería
de Modelos
Proceso de simulación
1. Geometría
2. Física y materiales
3. Malla
5. Resultados
Iterar? 4. Resolver
CAD y Geometría
• Diseña tus geometrías en COMSOL
• Importa tus diseños CAD
• LiveLinkTM
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
• Ecuaciones Diferenciales Ordinarias
– Global o Distribuida
• Ecuaciones Algebraicas
– Global o Distribuida
• Aplicaciones
– Ecuación no disponible en COMSOL
– Integración sobre el Tiempo
• COMSOL Multiphysics
fauuuuct
ud
t
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2
2
0)( ukut0 u
)(tUdt
dw),,( zyxU
dt
dP
0)1)((* 2 DxCxBxpA
)1),,(( ),,( dtzyxuzyxPt
dtUwt
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)
fuuc ))(( FuuK )(
fuc )( FKu
Computaciones con clúster
• Interfaz lista para el Usuario
– A. Barrido paramétrico grande B. Modelo distribuido grande
• Nodos libre
• Windows HPC Server 2008
• Linux
Visualización y Postprocesado
Ejemplo Multifísico en vivo
Fusible de Automóvil
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
0)( Ve
Tierra 15 A
Pérdidas ?
Paso 2 – Transferencia de Calor
Corrientes Eléctricas
V
0)( Ve
Transferencia de Calor
T
Te
QTT )(
2VQ e
)( ambflux TThq Temperatura = ?
T = 20 C
Paso 3 – Dilatación Térmica
Corrientes Eléctricas
V
0)( Ve
Transferencia de Calor
T
Te
QTT )(
2VQ e
Esfuerzos ?
Dilatación Térmica
u, v, w
Libre
Fijo
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
Corrientes eléctricas:
V
Conductividad eléctrica función de temperatura
Transferencia de calor:
T
Perdidas resistivas
Mecanica
Estructural:
u, v y w
Expansión
térmica
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!
Soporte Técnico y Datos de Contacto
• COMSOL Access
– www.comsol.com/access
• E-mail: [email protected]
• Teléfono: +1-781-273-3322
• Datos de Contacto
– Pablo Vallejos
– COMSOL Inc
– +1-781-273-3322
