COMSOL Multiphysics^® 5.6 リリースハイライト

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多孔質媒体流れモジュールアップデート

多孔質媒体流れモジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6は, 新しい積層ダルシー則インターフェース, 多孔質媒体内の熱と水分の輸送をモデル化するための新しいインターフェースと機能, および希釈種の既存の輸送のために改良された機能を装備しています. 詳細は以下をご覧ください.

多孔質弾性 (積層シェル) マルチフィジックスインターフェース

新しい多孔質 (積層シェル) マルチフィジックスインターフェースは層ごとに異なる特性を持つ多層ドメイン (板紙, 複合材料等) をモデル化できるようになりました. このインターフェースは, 新しい積層多孔質マルチフィジックスノードのついた, 積層シェルと新しい積層ダルシ―則インターフェースの組み合わせです.

新しいダルシー則インターフェースを使用して, 板紙, 複合材料, 合板などの層状多孔質媒体の間隙を通る流体の流れをシミュレートできます. 透過性と多孔性が非常に小さく, 圧力勾配が主な推進力となる低速の流れと多孔質媒体の流れをモデル化することができます.

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新しい積層ダルシー則インターフェース

新しい積層ダルシー則インターフェースを使用して, 板紙, 複合材料, 合板などの層状多孔質媒体の隙間を通る流体の流れをシミュレートできます. 透過性と多孔性が非常に小さく, 圧力勾配が主な推進力となる低速の流れと多孔質媒体の流れをモデル化することができます.

さらに, 新しい多孔質弾性の積層シェルマルチフィジックスインターフェースにより, 層ごとに異なる材料特性を持つ多層ドメイン (板紙, 複合材料など) のモデリングが可能になります. このインターフェースにより, 新しい積層多孔質弾性マルチフィジックスノードとともに, 積層シェルと新しい積層ダルシー則インターフェースが追加されます.

The COMSOL Multiphysics version 5.6 UI showing the Model Builder with the Layered Darcy's Law interface highlighted and the corresponding Settings window, as well as the results for the pressure distribution in a thin porous layer to the right.

積層ダルシー則インターフェースでモデル化された薄い多孔質層内の圧力分布

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新しい多孔質媒体の機能

多孔質媒体を処理するための新しい機能は, さまざまな相 (固体, 流体, および不動流体) を定義するために使用できます. 伝熱 (多孔質媒体)インターフェースでは, 多孔質媒体機能を使用して, 各相専用のサブ機能 (流体, 多孔質マトリックス, およびオプションで不動流体) を使用して材料構造を管理します. この新しいワークフローにより, 明確さが増し, ユーザー体験が向上します. また, より自然な方法で多孔質媒体内のマルチフィジックス連成を促進します. 水分輸送および多孔質媒体流れのインターフェースと組み合わせることで, 多孔質媒体の改良における熱伝達により, 多孔質媒体における非等温流と潜熱貯蔵のモデリングが可能になります.

この新しい設定は, 次のモデルで確認できます:

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多孔質媒体における熱と水分の輸送

湿潤空気と液体の水で満たされた多孔質媒体内の熱と水分の結合輸送をモデル化するための新しいインターフェースと機能があります. 新しい多孔質媒体の水分輸送インターフェースは, デフォルトで吸湿性多孔質媒体機能を提供し, 蒸気の対流と拡散, および液体の水の対流と毛管流による多孔質媒体の水分輸送をモデル化するために使用できます. 新しいインターフェースは, 液体の毛管フラックスをモデル化し, 重力の支持を追加することにより, 全圧変動による液相と気相の両方の対流を考慮します. 湿潤空気機能と組み合わせて, 多孔質媒体に対する湿潤空気の流れの影響をモデル化できます.

伝熱インターフェースでは, 新しい湿潤多孔質媒体ドメイン機能が, 固体, 液体の水, および湿潤空気の特性から個別に効果的な材料特性を定義します. 湿潤空気のサブノードは, 含水率を考慮して材料特性を定義し, 湿潤空気の対流流束と拡散エンタルピー流束を計算します. 液体の水サブノードは, 液体の水の飽和と速度場を定義します. これは, 利用可能な場合, 熱と水分のマルチフィジックスカップリングによって自動的に設定されます. 固体特性は, 多孔質マトリックスサブノードによって処理されます. これらの新しい機能は, 乾燥および蒸発冷却アプリケーションに使用できます.

A sample is shown as a rectangle in 2D with streamlines visualizing the airflow and vapor concentration shown in a rainbow color table.

乾燥した暖かい気流にさらされた湿ったサンプルの蒸気の濃度と全流束流線. COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6では, 多孔質媒体内の熱および水分輸送の新機能により, モデルの設定が容易になります.

希釈種輸送のための改良された多孔質媒体機能

多孔質媒体での希釈種輸送インターフェースは, 新しい多孔質媒体ノードを使用するように改良されました. 2つの新しいドメイン機能, 多孔質媒体ノードと不飽和多孔質媒体ノードが, 多孔質媒体インターフェースでの希釈種の輸送で利用できます. 新しい多孔質媒体ノードを使用して, 多孔質媒体の複数の相に材料特性を割り当てることができます. 新しいノードには, 液体, 気体, および多孔質マトリックスのプロパティを定義するための専用コンテナがあります. この機能は Ceramic Water Filter with Activated Carbon Core のチュートリアルモデルで示されています.

A closeup view of the COMSOL Multiphysics version 5.6 UI with the settings shown for Transport of Diluted Species in Porous Media and a ceramic water filter candle model in the Graphics window.

セラミック浄水器キャンドルの汚染物質濃度

流体の熱伝達における理想気体材料の自動検出

さまざまな伝熱インターフェース内で利用可能な流体機能が更新され, 理想気体の仮定を利用して計算効率が向上しました. 流体タイプリストの新しい[材料から]オプションは, 各ドメイン選択に適用された材料が理想気体であるかどうかを自動的に検出し, いずれの場合にも関連する特性を使用します. これにより, たとえば, 圧縮性の非等温流での圧力仕事を計算するときに, 計算が高速化されます. COMSOL Multiphysics^® および材料ライブラリで利用可能なガスは理想気体としてモデル化されているため, 圧縮性の非等温流を備えた多くのモデルがこの改善により, 効率化されるでしょう.

A model of an LED bulb visualizing the velocity around the bulb in a color gradient from dark blue to white and the temperature in the bulb using the heat camera color table.

LED電球の温度分布 (表面プロット) と速度 (矢印と流線). 理想気体の配合を自動的に使用することにより, COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6の計算時間は10％短縮されます.

相変化界面境界条件

新しい相変化インターフェース境界条件は, 変形ジオメトリ機能と組み合わされて, 2つの異なる相に対応する2つのドメイン間の界面を定義します. この境界条件は, ステファン条件に基づいています. 相変化温度を設定し, 相変化の潜熱からの前面速度を定義し, 固体側と熱流束のジャンプ評価を指定します. この境界条件は, 相変化を鋭い界面としてモデル化し, Tin Melting Front モデルに見られるような純金属溶融, または Freeze-Drying モデルに見られるような凝固または昇華を含む多くのアプリケーションに使用できます.