Nouveautés du module Polymer Flow

Pour les utilisateurs du module Polymer Flow, la version 6.0 de COMSOL Multiphysics® apporte de nouveaux modèles viscoélastiques et inélastiques, une interface Réticulation et l'interaction fluide-structure pour les fluides viscoélastiques. Découvrez ces mises à jour ci-dessous, entre autres nouveautés.

Nouveau modèle viscoélastique pour les polymères fondus

Pour l'interface Ecoulement viscoélastique, une nouvelle loi de comportement matériau a été ajoutée, la formulation exponentielle du modèle Phan-Thien Tanner (EPTT). Ce modèle viscoélastique est issu de la théorie cinétique, qui décrit les polymères fondus comme des réseaux élastiques. La destruction des liens entre les brins du réseau est supposée être liée à la taille moyenne du réseau. La fonction de relaxation est une expression exponentielle, qui est une description plus précise des polymères fondus que la fonction linéaire, LPTT. La fonction de relaxation est utilisée pour décrire la relaxation de la contrainte en fonction du temps. La description des polymères fondus nécessite une relaxation des contraintes et des déformations viscoélastiques précises, qui peuvent être utilisées par exemple dans les processus d'extrusion et de moulage des plastiques.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Propriétés du fluide en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondantes et un modèle de polymère fondu dans la fenêtre graphique. Les réglages de l'interface utilisateur pour le modèle EPTT.

Modèle de Sisko pour écoulement inélastique

Le modèle inélastique de Sisko est une généralisation du modèle de loi de puissance. Il décrit avec précision une suspension fluide avec une grande fraction volumique de particules, comme le sang par exemple. Alors que le modèle de loi de puissance peut décrire avec précision l'écoulement de ces suspensions à des taux de cisaillement moyens, le modèle de Sisko est également capable de décrire les régimes de taux de cisaillement modérés à élevés.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Ecoulement diphasique, champ de phase en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle 3D dans la fenêtre graphique. L'interface utilisateur permettant de sélectionner le modèle inélastique, ici le modèle de Sisko.

Interface de Réaction de réticulation

Le terme réticulation fait référence à la réticulation des résines thermodurcissables, par exemple un polyester insaturé ou une résine époxy. Le terme vulcanisation est utilisé pour les caoutchoucs. Un thermodurcissable est un polymère, une résine ou un plastique qui est durci de manière irréversible par la réticulation. Pour les thermodurcissables, la viscosité dépend à la fois de la température et du degré de réticulation. La nouvelle interface Réaction de réticulation comprend deux modèles prédéfinis pour la dépendance de la viscosité au degré de réticulation. Il s'agit des modèles de Castro–Macosko et de percolation. Le taux de réticulation peut être décrit en utilisant les modèles de cinétique de réticulation de Sestak–Berggren, Kama–Sourour, et d'ordre n, qui sont préimplémentés dans l'interface Réaction de réticulation.


Moulage à injection avec réticulation.

Interaction fluide-structure pour fluides viscoélastiques

Les forces exercées par un fluide viscoélastique sur une surface solide dans un système doivent être formulées spécifiquement pour chaque modèle viscoélastique. Dans la nouvelle version du module Polymer Flow, les forces exercées par le fluide sont prédéfinies lorsque vous sélectionnez les nouveaux couplages multiphysiques d'interaction fluide-structure : Interaction fluide-solide, écoulement viscoélastique et Interaction fluide-solide, écoulement viscoélastique, géométrie fixe. Elles permettent de calculer précisément les contraintes et les déformations dans les dispositifs utilisés pour l'extrusion de polymères, le moulage et d'autres procédés impliquant des fluides viscoélastiques. Cette fonctionnalité est illustrée dans le tutoriel Ecoulement viscoélastique à travers un canal à parois flexibles. Notez que l'interface Interaction fluide-solide, écoulement viscoélastique nécessite également une licence du module Structural Mechanics, du module MEMS ou du module Multibody Dynamics.

Un modèle de paroi avec l'amplitude de la vitesse affichée dans la palette de couleurs Prisme, et le chargement représenté par des flèches blanches. Interaction Fluide–structure utilisée pour simuler l'écoulement dans un canal élastique.

Glissement poreux pour les Equations de Brinkman

La couche limite d'un écoulement en milieu poreux peut être très mince et impossible à résoudre dans un modèle d'équations de Brinkman. La nouvelle fonctionnalité de traitement des parois Glissement poreux permet de prendre en compte les parois sans résoudre le profil de vitesse complet de l'écoulement dans la couche limite. On applique à la place une condition de contrainte au niveau des surfaces. En utilisant un profil asymptotique pour la vitesse dans la couche limite, on obtient une précision convenable des résultats dans l'écoulement. La fonctionnalité s'active dans la fenêtre de réglages de l'interface Equations de Brinkman et est ensuite utilisée comme condition de paroi par défaut. Cette nouvelle fonctionnalité est utilisable dans la plupart des modèles impliquant des écoulements en milieu souterrain décrits par les équations de Brinkman et pour lesquels le domaine de simulation est de grande taille.

Un modèle de réacteur poreux sur lequel la concentration et l'écoulement sont affichés dans la palette de couleurs Arc-en-ciel. L'écoulement et le champ de concentration dans un modèle de réacteur poreux.

Amélioration de la manipulation des matériaux poreux

Les matériaux poreux sont désormais définis dans la table Propriétés spécifiques de la phase du noeud Matériau poreux. Des sous-noeuds peuvent être ajoutés pour définir les caractéristiques du solide et du fluide, ou encore pour définir chaque phase. Cela permet d'utiliser un seul et même matériau poreux pour l'écoulement, le transport d'espèces chimiques et le transfert thermique sans avoir à dupliquer les propriétés et paramètres du matériau.

Une vue rapprochée du Constructeur de modèles avec le noeud Matériau poreux en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de réacteur à lit fixe dans la fenêtre graphique. Le nouveau noeud Matériau pour le Matériau poreux illustré sur un modèle multi-échelle de lit fixe.

Ecoulement diphasique en milieu poreux

Un nouveau couplage multiphysique prédéfini, Equations de Brinkman, Level Set, permet désormais de simuler des écoulements diphasiques en milieu poreux. On peut également utiliser des formulations prédéfinies pour les modèles avec des écoulements en milieu libre et poreux. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour décrire l'écoulement de fluides à travers des filtres, des tamis et d'autres dispositifs contenant des composants en matériaux poreux.

Nouveaux tutoriels

La version 6.0 de COMSOL Multiphysics® apporte deux nouveaux tutoriels au module Polymer Flow.