腐食解析モジュールアップデート

腐食解析モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン5.6には, 新しい腐食解析材料ライブラリ, 電極変形モデル化のためのフェーズフィールドインターフェースおよび反復ソルバーの自動生成を追加しました. 具体的な内容は下記を参照してください.

反復ソルバーの自動生成

幾何学的および代数的マルチグリッド反復ソルバーがスタディステップノードによって自動的に生成されるようになりました (ただし, デフォルトでは常に直接ソルバーが使用されます). 反復ソルバーの1つを有効にすると, 大規模なシミュレーションのメモリ使用量と計算時間を減少させることができます.

電極反応速度における濃度依存性の線形化

新しい線形化オプションにより, 負の数の累乗を評価する際の問題を回避することにより, 非単位反応次数の反応速度を改善できます. この機能は, 平衡電位のネルンストの式を質量作用の法則または交換電流密度の一括マルチステップと組み合わせて使用する場合, 3次電流分布インターフェースの電極反応ノードと多孔質電極反応ノードで使用できます. 新しい線形化オプションは, 新しいモデルを作成するときにデフォルトでオンになり, ネルンストの式と質量作用の法則または集中定数反応速度オプションを備えた,すべてのチュートリアルモデルで使用できます.

A closeup view of the COMSOL Multiphysics version 5.6 UI showing the settings for the Electrode Reaction node with the Electrode Kinetics section expanded.
電極反応速度を定義するための電極反応ノードのユーザーインターフェース

新しい腐食解析材料ライブラリ

新しい腐食解析材料ライブラリには, 様々な科学文献からの270件を超える分極データ項目が備わっています. 下記のチュートリアルモデルが新しい腐食解析材料ライブラリで使用できるように更新されました:

高導電性多孔質電極

新しい高導電性多孔質電極ドメインノードは, ほとんどの電気化学インターフェースで利用できます. この機能は, 電子伝導電極相の導電率が高い多孔質電極に使用できます. 電極電位の空間変数をグローバル変数に置き換え, それによって問題の自由度の数を減らします. この新しい機能は Crevice Corrosion in Iron in an Acetic Acid/Sodium Acetate Solution チュートリアルモデルで使われています.

A 1D plot of the solution composition at 0.844 V from a crevice corrosion model.
酢酸・酢酸ナトリウム溶液チュートリアルモデルの鉄のすきま腐食は,新しい高導電性多孔質電極ノードを利用します.

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:

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特性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.
セラミック浄水フィルターキャンドルの汚染物質濃度

フェーズフィールドインターフェース

フェーズフィールドインターフェースが腐食モジュールに追加されました. このインターフェースは, 電極材料の溶解・堆積の結果として電極表面のトポロジが変化する電極変形モデル化に使用できます. この機能は新しい Localized Corrosion Using the Phase Field Method チュートリアルモデルで使われています.

より簡単になったフェーズフィールドモデルとレベルセットモデルの設定

レベルセットおよびフェーズフィールドインターフェースが再構築されました. 2つの初期値ノードがデフォルトで追加され, 以前に使用されていた初期インターフェース機能が削除されました. 代わりに, 初期インターフェースは, 初期相が異なる2つの初期値ノード間の境界に自動的に配置されます.

初期値の設定, 流体2機能. 初期インターフェース機能は不要になったことに注意してください. レベルセットまたはフェーズフィールド関数の初期分布は, 相初期化スタディステップで求解されます.

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics® バージョン5.6では腐食解析モジュールに1つの新しいチュートリアルモデルが加わりました.