COMSOL Multiphysics^® 6.2 リリースハイライト

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伝熱モジュールアップデート

伝熱モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.2 には, メンターせん断応力輸送 (SST) 乱流モデル, 軌道熱負荷と表面間輻射に対する機能とパフォーマンスの向上, および新しい熱接続機能が含まれています. これらのアップデートと詳細については, 以下をご覧ください.

熱伝導に追加された SST 乱流モデル

伝熱モジュールで利用可能な乱流モデルのリストが拡張され, メンターせん断応力輸送 (SST) 乱流モデルが追加されました. k-ω モデルの精度と k-ε モデルの堅牢性を兼ね備えており, 多くの外部流れのケースや突然の膨張を伴う内部流れに適しています. この新しい追加は, 平板上の非等温乱流れチュートリアルモデルで確認できます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Turbulent Flow, SST interface node highlighted, the corresponding Settings window, and a heat exchanger model in the Graphics window.

伝熱モジュールで利用できる乱流モデル.

軌道熱負荷と表面間輻射の計算性能の向上

無限大における熱源の熱流束の評価は, たとえば閉じたキャビティ内など, 周囲形態係数がゼロまたは非常に小さい要素では回避されるようになりました. 表面間輻射インターフェースでは, 線源位置が無限距離に設定されている場合, これは外部輻射源機能に適用されます. 軌道熱負荷インターフェースでは, 太陽プロパティ機能と惑星プロパティ機能の両方に適用されます. これらは無限距離の熱源と見なすことができるためです. この機能により, 特にヘミキューブ法と併用した場合に, CPU 時間とメモリ要件が削減されます. ゲインは, 無限距離にある外部ソースと内部メッシュ要素の数に応じて増加します.

表面間輻射および軌道熱負荷インターフェースでは, 3D および 2D のヘミキューブアルゴリズムで輻射オプションの新しい低積分次数が利用可能です. このオプションにより積分次数が減り, したがって相互照射および外部照射の評価数が減ります. これにより, 結果への影響を最小限に抑えながら計算が高速化されます.

A histogram showing the difference in the percentage computational time of various benchmark models when using COMSOL Multiphysics version 6.1 and COMSOL Multiphysics version 6.2.

COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.1 と COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.2 を使用した場合の, 異なるモデルの計算時間の差異のパーセンテージ.

軌道熱負荷

軌道熱負荷インターフェースには, 追加のイベントインターフェースが必要なくなりました. イベントインターフェースを作成機能は, 組み込みのイベント処理を含む新しいイベントタイムライン機能に置き換えられました. この機能により軌道熱負荷インターフェースの使用が簡素化されました. アップデートの詳細は次のモデルでご覧ください:

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Events Timeline node highlighted, the corresponding Settings window, and an orbit visualization model in the Graphics window.

軌道熱負荷インターフェース (追加のイベントインターフェースなし) と新しいイベントタイムライン機能の設定.

2D 軸対称における離散縦座標法

関与媒体中輻射および吸収—散乱媒体中輻射インターフェースでは, 離散縦座標法 (DOM) が 2D 軸対称構成でも使用できるようになりました. 角度空間の離散化に基づいて, 輻射伝達方程式を解くための最も一般的な方法です. 新しい円筒炉内等方性散乱ベンチマーク 1 および円筒炉内等方性散乱ベンチマーク 2 チュートリアルモデルでは, この新しい更新を紹介します.

A cylindrical furnace benchmark model showing the isotropic scattering in the Rainbow color table.

離散縦座標法を使用した円筒炉内の入射放射線.

熱結合

熱伝達用のインターフェースで利用できる新しい熱接続機能は, 熱抵抗, 熱コンデンサー, または集中系インターフェースによって 2 つの境界選択を接続するように設計されています. この機能を使用すると, モデルの一部を面間の熱接続を表す等価回路要素に置き換えることにより, 複雑なモデルの設定を大幅に簡素化できます. 2 つの境界選択の間に熱抵抗または熱コンデンサーがある単純な場合, 熱接続機能により, 境界選択を接続するために個別の集中熱系インターフェースを追加する必要がなくなります. より高度な熱相互作用の場合, 熱接続機能を別の集中熱系インターフェースに接続し, これを使用して任意の集中熱系を設定できます. 集中複合断熱材のチュートリアルモデルは, この機能を示しています.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Thermal Connection node highlighted, the corresponding Settings window, and a lumped composite model in the Graphics window.

新しい熱結合機能の設定は, 薄いセラミック層に対応する熱抵抗によって接続された2つのシリンダーで実証されています.

エッジ上の断熱

新しい断熱, エッジ機能が伝熱インターフェースに追加されました. これはキャビティ内輻射チュートリアルモデルに示されているように, 2 つの 3D オブジェクトがエッジに沿って接触している場合, または 2D オブジェクトが点で接触している場合に, デフォルトの連続条件をキャンセルするように設計されています.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Thermal Insulation, Edge node highlighted; the corresponding Settings window; and a cavity radiation model in the Graphics window.

新しいエッジ断熱機能の設定.

面間輻射と軌道熱負荷の改善

面間輻射および軌道熱負荷インターフェースにいくつかの改善が加えられました. ヘミキューブおよびレイシューティング法の機能の一貫性のチェックオプションによって, 有限または無限の距離にある外部輻射線源を考慮することができるようになりました. [すべてのバンドに対してユーザー定義] オプションが選択されている場合, スペクトルバンド数に関係なく, 1 つの入力からすべてのバンドの不透明度, レイヤーの不透明度, 輻射方向を設定できるようになりました. このオプションは, 材料の透明度または不透明度の特性が波長に依存しない場合に使用できます. 輻射方向のシンボルは, 不透明度がすべての波長で同じである境界に表示されるようになりました. さらに, 軌道計算チュートリアルモデルに示されているように, 新しい軌道追跡可視化の事前定義プロットを使用して, 宇宙船の軌道を独自の視点から可視化することができます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with a Surface plot highlighted, the corresponding Settings window, and an orbit calculation model in the Graphics window.

軌道熱負荷インターフェースの新しい軌道追跡可視化事前定義プロット.

デフォルトおよび事前定義プロット

デフォルトのプロットは伝熱モジュールのすべてのインターフェースに対して新しくなり, スタディに存在するフィジックスインターフェースや機能に応じて, 多くの新しい事前定義プロットが利用できるようになりました. 一例として, 非等温流マルチフィジックスカップリングでは, 固体領域および流体領域の温度場と流体流れを示す新しいデフォルトプロットが生成されるようになりました. 電子チップ冷却チュートリアルモデルなど, アプリケーションギャラリーの多くのチュートリアルモデルには, この新しいアップデートが含まれています.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with a Volume node highlighted, the corresponding Settings window, and a battery chip cooling model in the Graphics window.

新しい事前定義されたプロット. 非等温流マルチフィジックスカップリングの新しいデフォルトプロットで例示されます.

波長依存特性の可視化ツール

輻射線に関連し, 波長に依存する材料特性を持つ新しい関数と事前定義されたプロットがすべてのインターフェースに導入されています. これらの新しいプロットを使用すると, 特性の連続的な波長依存性と計算で使用されるバンド平均値の両方を簡単に可視化できます. 温室効果チュートリアルモデルでは, この新機能を紹介します.

A 1D plot showing the continuous wavelength dependency of material properties and the band-averaged values used in the computation.

計算に使用される特性の連続的な波長依存性とバンド平均値を示す, 新しい事前定義されたプロット.

非等温流れにおける改善

非等温流カップリングで利用可能な壁熱壁関数での高粘性散逸が更新され, 臨界壁距離が自動的に計算されるようになりました. 臨界壁距離は乱流パラメーターに依存し, 境界層における線形挙動と対数挙動の間の切り替わりの位置を示します. これにより, 熱壁関数がデフォルト以外の乱流パラメーターで設定されている場合の粘性熱流束計算の精度が向上します. この改善は, ゼロ圧力勾配 2D 平板チュートリアルモデルで確認できます.

異方性多孔質媒体中の熱および水分輸送

建築材料の透湿性と水分拡散性の材料特性機能が異方性特性をサポートするようになりました. 新しい異方性吸湿性多孔質媒体のチュートリアルモデルに示されているように, 異なる材料特性を持つ複数の層を単一の均質なドメインとしてモデル化するのに特に役立ちます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with a Material node highlighted, the corresponding Settings window, the Diffusion Coefficient matrix context menu open, and a 2D plot showing the relative humidity for the effective anisotropy model in the Graphics window.

拡散係数に適用される異方性材料特性の定義.

新しい気象観測所のオプション

[環境特性] ノードに, GPS 座標に基づいて気象観測所を選択するための新しい [周囲の位置] オプションが追加されました. 特定の場所の緯度と経度が指定されると, この機能はハーバーサイン公式を使用して最も近い 100 の気象観測所を表示します. これにより, 場所が既存の測候所に正確に対応しない場合に, 最も近い気象観測所の選択が簡素化されます. 木造壁の結露リスクチュートリアルモデルでは, この新しい機能を示しています.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Ambient Properties node highlighted, the corresponding Settings window, a Weather Station context menu open with nearby locations listed, and an isothermal box model in the Graphics window.

特定の場所の周囲に最も近い 100 の気象観測所を表示するユーザーインターフェース.

外部境界上の薄い水分バリア

水分輸送インターフェースの薄水分バリア機能が外部境界にも適用できるように拡張されました. この機能の一般的な用途には, 屋外の防湿層やコーティングが含まれます. この更新は, 新しい薄い水分バリアのチュートリアルモデルで確認できます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with a Thin Moisture Barrier node highlighted, the corresponding Settings window, and a thin vapor barrier model in the Graphics window.

薄水分バリア機能の設定. ここでは外部境界に適用されます.

熱接触ペア機能の新しいオプション

伝熱インターフェースでは, CAD アセンブリでモデリングするときに使用される熱接触ペア境界条件に, 等価薄抵抗層接触モデル機能を指定するための新しいオプションが追加されました. 熱接触の合計抵抗または合計コンダクタンスを指定できるようになりました. これにより, 熱接触している領域の全体の抵抗またはコンダクタンスが定義されます.