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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.4

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Nouveautés du module Electric Discharge

Pour les utilisateurs du module Electric Discharge, la version 6.4 de COMSOL Multiphysics® apporte des simulations plus rapides des arcs de commutation, une amélioration de la stabilité et des calculs plus performants, et la capacité de modéliser des électrodes flottantes et leurs interactions avec le transport de charge. Apprenez-en davantage sur ces nouveautés ci-dessous.

Des simulations d'arcs de commutation plus performantes

Plusieurs améliorations ont été apportées à l'interface multiphysique Décharge d'arc , y compris des améliorations apportées au maillage mobile et au solveur de remaillage pour les éléments curl, ainsi que des données matériaux et des formulations de modèles optimisées pour une meilleure convergence. Un modèle d'arc de commutation 3D fortement couplé — intégrant de la magnétohydrodynamique, du maillage mobile, et des effets de circuits externes — peut désormais être résolu en quelques heures seulement sur un ordinateur standard. Ces améliorations sont illustrées dans le tutoriel Switching Arc Discharges in Low-Voltage Circuit Breakers.

Distribution de la température (à gauche) et de la densité de courant électrique (à droite) durant la phase d'exctinction de l'arc de commutation dans un disjoncteur basse tension.

Simulation plus robuste des décharges électriques

Les améliorations apportées à la formulation numérique, aux valeurs initiales, et aux conditions aux limites de l'interface Décharge électrique améliorent considérablement la stabilité et la performance des calculs. Pour les études temporelles, une nouvelle option Inclure l'effet du pas de temps sur l'échelle de temps de stabilisation est disponible pour la stabilisation par diffusion le long des lignes de courant. De plus, les valeurs initiales et les conditions aux limites ont été ajustées afin d'offrir une meilleure initialisation pour les solveurs. Consultez ces améliorations dans les tutoriels Partial Discharge Inside Solid Dielectrics et Surface Dielectric Barrier Discharge.

Un graphique 1D avec le temps sur l'axe des abscisses et le courant sur l'axe des ordonnées.
Le courant de décharge et la tension appliquée en fonction du temps dans une décharge à barrière diélectrique.

La fonctionnalité électrode flottante

La nouvelle fonctionnalité Electrode flottante met à disposition des outils spécialisés pour la modélisation d'électrodes flottantes et leurs interactions avec le transport de charge. Le potentiel de l'électrode flottante est automatiquement calculé en tenant compte du courant de décharge circulant dans l'électrode. Une application typique de cette fonctionnalité est la modélisation des particules métalliques en suspension, qui constituent un facteur bien connu de dégradation des systèmes d'isolation haute tension, car elles déforment le champ électrique local et favorisent une activité de décharge prématurée. Cette nouvelle fonctionnalité est illustrée dans le modèle Streamers Initiated from Suspended Metal Particles.

Graphiques d'isovaleurs de quatre streamers montrant la densité électronique.
Les décharges de streamers initiées à partir de particules métalliques se propagent et fusionnent. Les graphiques d'isovaleurs représentent la densité électronique, et l'échelle de couleur représente l'amplitude du champ électrique.

Modélisation multiphysique de nouvelles architectures de semi-conducteurs

Pour modéliser de nouvelles architectures de semi-conducteurs — qui nécessitent souvent des modèles spécialisés de transport de charge couplés à plusieurs autres phénomènes physiques — l'interface Transport de porteurs de charge dans le module Semiconductor permet d'intégrer de manière transparente des modèles personnalisés de transport de porteurs de charge à des simulations thermiques et électromagnétiques. Découvrez ce processus de modélisation multiphysique dans le tutoriel Memristor.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Transport des porteurs de charge mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de memristor dans la fenêtre graphique.
L'arborescence de modèle du tutoriel Memristor où l'interface Transport de porteurs de charge est sélectionnée.

Symétrie de terminaux

La fonctionnalité Terminal prend désormais en charge un facteur de multiplication de l'aire (disponible dans la section Paramètres avancés après avoir activé les Options avancées des physiques). Cela permet de tenir compte de la symétrie en redimensionnant la surface du terminal afin que les circuits ou les chargements connectés perçoivent l'intégralité du dispositif, même si seule une partie est modélisée. Par exemple, un facteur 2 doit être utilisé si le modèle représente la moitié du dispositif. Cette nouveauté est disponible pour les interfaces Electrostatique, Courants électriques et Champs magnétiques et électriques.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Terminal sur frontière mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de résonateur dans la fenêtre graphique.
Modèle représentant la moitié d'un résonateur à onde de Lamb. Le nouveau facteur de multiplication de l'aire est montré dans la fenêtre de Réglages de la condition Terminal sur frontière.

Nouveaux tutoriels

La version 6.4 de COMSOL Multiphysics® introduit plusieurs nouveaux tutoriels au module Electric Discharge.

DC Breakdown Voltage of Parallel Electrodes in Air

Un graphique 1D où la longueur de l'écart est sur l'axe des abscisses et la tension de claquage sur l'axe des ordonnées.
Les tensions de claquage simulées en fonction de la distance entre les électrodes pour trois jeux de données matériau différents.
Nom de l'application:
breakdown_voltage_dc
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AC Breakdown Voltage of Parallel Electrodes in Air

Un graphique 1D avec la période sur l'axe des abscisses et le courant sur l'axe des ordonnées.
Le courant de décharge électrique en fonction des périodes du courant alternatif (AC) pour trois valeurs de la fréquence.
Nom de l'application:
breakdown_voltage_ac
Lien de téléchargement de l'application

Dielectric Barrier Discharge in Air

Un graphique 1D avec le temps sur l'axe des abscisses et le courant sur l'axe des ordonnées.
Le courant de décharge et la tension appliquée en fonction du temps dans une décharge à barrière diélectrique.
Nom de l'application:
dbd
Lien de téléchargement de l'application

Surface Dielectric Barrier Discharge

Quatre graphiques illustrant la distribution de la densité de charge d'espace.
Distribution de la densité de charge d'espace à plusieurs instants dans une décharge à barrière diélectrique de surface.
Nom de l'application:
sdbd
Lien de téléchargement de l'application

Electrohydrodynamic Flow in Dielectric Liquids

Graphique 2D représentant l'amplitude de la vitesse et l'écoulement.
L'amplitude de la vitesse et les lignes de courant de l'écoulement induit par la force électrohydrodynamique.
Nom de l'application:
ehd_flow_dielectric_liquid
Lien de téléchargement de l'application

Switching Arc Discharges in Low-Voltage Circuit Breakers

Quatre modèles de disjoncteurs montrant la température de l'arc à différents instants.
Température simulée de l'arc durant le processus d'extinction de l'arc dans un disjoncteur basse tension.
Nom de l'application:
low_voltage_circuit_breaker
Lien de téléchargement de l'application

Streamers Initiated from Suspended Metal Particles

Six graphiques de décharges de streamer montrant la distribution du champ électrique.
Distribution du champ électrique des décharges de streamers initiées à partir de particules métalliques en suspension.
Nom de l'application:
streamer_from_metal_particles
Lien de téléchargement de l'application

Partial Discharge Inside Solid Dielectrics

Graphique 1D avec l'angle de phase sur l'axe des abscisses et deux axes des ordonnées représentant le courant et la tension appliquée.
Le courant de décharge électrique en fonction de l'angle de phase dans le cas d'une décharge partielle à l'intérieur d'un diélectrique solide.
Nom de l'application:
partial_discharge
Lien de téléchargement de l'application