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波動光学モジュールアップデート

波動光学モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.2 では, 電磁波 (境界要素) インターフェース, 新しいインピーダンス境界条件, および液晶内の波動伝播を説明するチュートリアルモデルのパフォーマンスが向上しています. これらのアップデートの詳細については, 以下をご覧ください.

電磁波 (境界要素) インターフェースのパフォーマンス向上

電磁波 (境界要素) インターフェースの設定で, 計算時間を短縮するために対称面を選択できるようになりました. 対称設定は, 遠方場計算とフィジックス制御メッシュ生成も制御します. 境界要素法 (RF) モデルを使用した金属球の新しい RCS モデルは, この機能を示しています..

さらに, クラスター上の境界要素法 (BEM) シミュレーションが, 以前のバージョンよりも最大 2.5 倍高速になりました. 対称面を使用してモデルを縮小する効果も含めると, シミュレーション時間は最大 4 倍高速になります. さらに, クラスター上で実行される BEM モデルの負荷とメモリのバランシングが大幅に改善されました.

An airplane model showing the bistatic radar cross section in the Thermal Wave color table.
完全磁気導体 (PMC) 対称面によってサポートされるハーフサイズモデルを使用した, 正面から見たバイスタティックレーダー断面積 (RCS) の計算.

電磁波 (境界要素) インターフェースの新機能および改善された機能

インピーダンス境界条件と積層インピーダンス境界条件が電磁波 (境界要素) インターフェースに追加されました. これらの境界条件は, 金属外部ドメインと層構造で覆われた金属外部ドメインをそれぞれ処理します. この新しい追加は 境界要素法を使用したダイポールアンテナアレイのモデリング チュートリアルモデルで確認できます.

デフォルト機能である波動方程式 (電気) には, 比誘電率, 屈折率, 誘電損失などの標準的な電気変位場モデルオプションがすべて含まれるようになりました. これにより, さまざまな材料の使用が簡素化され, さまざまな材料モデルがサポートされます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Impedance Boundary Condition node highlighted, the corresponding Settings window, and a dipole antenna array model in the Graphics windows.
有限の導電率を持つダイポールアンテナアレイの金属表面を特徴付けるには, インピーダンス境界条件が適用されます.

液晶中の波の伝播

新しいチュートリアルモデルは, 面内スイッチング (IPS) 構成における液晶 (LC) ディスプレイセルのスイッチング機能を示します. Oseen-Frank モデルは, 静電場が印加されたときの LC ダイレクター (光軸) の分布を解くために使用されます. Oseen-Frank方程式を定義するために方程式ベースのインターフェースが使用され, 電位分布を解くために静電インターフェースが使用されます. 指定された不均質異方性 LC 材料について, 電磁波 (周波数領域) インターフェースを使用して完全波動シミュレーションが実行されます.

A nematic liquid crystal model showing the electric potential distribution in the Thermal Wave color table and the electric field with a streamline plot in the Thermal color table.
矢印はネマチック液晶のダイレクター(光軸)分布を示す. 色は電位分布を表し, 流線は電場を表します.

ガウシアンビームの入射波方向入力フィールド

電磁波 (ビームエンベロープ) インターフェースの散乱境界条件および適合境界条件機能でガウシアンビーム入力オプションを使用する場合, 新しい入射波方向入力フィールドが導入されました. この入力フィールドは入射ガウシアンビームの主な伝播方向を指定するため, インターフェースノード上で複雑な不均一な波数ベクトル分布を持つ入力ガウシアンビームを指定する際の柔軟性が向上します.

ドルーデ・ローレンツ および デバイ分散モデルでの電気伝導率

ドルーデ・ローレンツおよび デバイ分散モデルに柔軟性が追加され, 電気伝導度を個別に入力できるようになりました.

高次要素

このバージョンでは, 電磁波 (周波数領域) インターフェースおよび電磁波 (過渡) インターフェースで最大7次の回転要素を使用できるようになりました.

周期条件のサイクリック対称性

周期対称性が, 周期条件機能の周期性オプションとして追加されました. このオプションを使用すると, 完全なモデルではなく, 完全な周期対称モデルの 1 つのセクターのシミュレーションを実行できるため, 計算時間が短縮されます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Periodic Condition node highlighted, the corresponding Settings window with the Cyclic symmetry periodicity option selected, and cyclically arranged electric dipoles in the Graphics window.
周期的に配置された電気双極子の径方向の電場. 左側のプロットは完全な解を示し, 中央のプロットは 1つのセクターのみ (右端のプロット) のシミュレーション結果を完全に回転させたものを示しています. データ生成を実行するために, 中央のプロットでセクターデータセットが使用されています.

時間領域のフィジックス制御メッシュ

時間領域インターフェースの電磁波 (過渡) および電磁波 (陽的時間発展) では, シミュレーションの周波数または波長に基づいてフィジックス制御された推奨メッシュが導入されました. 次のチュートリアルモデルでは, この新しいアップデートを紹介します:

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Mesh node highlighted, the corresponding Settings window with the frequency mesh element size option selected, and a dual-band antenna model in the Graphics window.
最大メッシュサイズは, 主な周波数によって決まります.

ヘキサゴナル均一アレイファクター

ヘキサゴナル均一アレイファクターにより, 三角グリッド上のアンテナアレイの遠方場パターンを迅速に推定します. バージョン 6.2 では, 六角形のアンテナアレイにより, サイドローブが低くなり, より優れた解像度, より低い空間ノイズ, より広いカバレッジによるより堅牢なパフォーマンスが実現します.

Two uniform hexagonal antenna models showing the far-field pattern in the Thermal Wave color table.
169 素子のアンテナアレイは, 新しいヘキサゴナル均一アレイファクターと組み合わせた周期単位セルモデルによって迅速に推定できます.

ベクトル量の瞬時ノルム変数

phys.normXi = sqrt(real(Xx)^2+real(Xy)^2+real(Xz)^2) の形式の新しい変数が導入されました. ここで, phys は物理タグを表します. X は電場 (E), 磁場 (H) などの物理量を表します. これらの変数は, 時間調和ベクトル波を可視化する場合に特に役立ちます.

 
曲面金属表面上の表面電流密度の瞬間ノルム (左) は, 従来のノルム定義 (右) と比較して波の挙動をより動的に可視化します.

ユーザー定義表面インピーダンス

インピーダンス境界条件機能および階層化インピーダンス境界条件機能で, 表面インピーダンスを直接入力できるようになりました. 以前は, 表面インピーダンスは, 境界上または機能設定で定義された材料特性から間接的に計算されていました. これにより, 外部領域のモデリングに実際の材料を使用する必要がないような問題のモデリングプロセスが簡素化されます.

光学材料ライブラリアップデート

光線光学モジュールおよび波動光学モジュールで利用可能な光学材料ライブラリ内に, CDGM Glass Co., Ltd. の 90 以上の新しいガラスが追加されました. 新しいガラスには, 構造-熱-光学性能 (STOP) 解析を実行するために必要な特性がすべて含まれています.

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics® バージョン 6.2 では, 次の新しいチュートリアルモデルが波動光学モジュールに導入されています.