放电模块更新


COMSOL Multiphysics® 6.4 版本为“放电模块”的用户推出了多项功能增强,包括更快速的开关电弧仿真、更高的稳定性与计算效率,并新增悬浮电极及其电荷传输相互作用的建模仿真功能。欢迎阅读以下内容,进一步了解这些更新。

更高效的开关电弧仿真

电弧放电 多物理场接口实现了多项性能提升,包括针对旋度单元的动网格与自适应网格求解器改进,以及优化的材料数据和模型公式,从而提升收敛效率。如今,在标准个人计算机上,仅需数小时即可完成全耦合三维开关电弧模型的求解,并在模型中整合磁流体动力学、动网格及外部电路效应。您可以参考低压断路器中的开关电弧放电教学案例,了解如何使用这些改进功能。

低压断路器开关电弧熄灭动态过程中的温度(左)和电流密度(右)分布。

更稳健的放电仿真

放电 接口中对数值公式、初始值和边界条件的改进,显著提升了仿真稳定性和计算效率。瞬态研究中新增的包含时步对稳定时间尺度的影响 选项可实现流线-扩散稳定性。此外,优化后的初始值和边界条件能够为求解器提供更优质的初始化设置。欢迎通过固体电介质内的局部放电表面介质阻挡放电教学案例,了解这些增强功能。

显示数密度的矩形表面介质阻挡放电模型。
表面介质阻挡放电产生的正离子数密度等值面图。

悬浮电极特征

新增的悬浮电极 特征为模拟悬浮电极及其与电荷传输的相互作用提供了专用功能。通过计入流入电极的放电电流,可自动计算电极的悬浮电位。这个新增特征的典型应用是模拟悬浮金属颗粒扭曲局部电场并诱发早期放电,这是导致高压绝缘系统退化的关键因素之一。您可以参考悬浮金属颗粒引发的流注教学案例,了解如何使用这一新特征。

显示电子密度的四组流注等值面图。
金属颗粒引发的流注不断传播并逐渐融合。等值面图显示电子密度分布,颜色变化反映了电场强度。

新型半导体架构的多物理场仿真

对新型半导体架构进行建模仿真时,通常需要将专业的电荷传输模型与多种物理现象进行耦合。“半导体模块”中的载流子传输 接口可将定制的载流子传输模型与热、电磁仿真无缝集成。欢迎参考忆阻器教学案例,体验这一多物理场建模流程。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“载流子传输”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示忆阻器模型。
“忆阻器”教学案例的“模型开发器”树结构,其中 载流子传输接口处于选中状态。

终端对称性

终端 特征现在支持面积倍增因子(启用高级物理场选项 后,可在高级设置 栏中找到),通过缩放终端面积来体现对称性,即使仅对部分器件进行建模,所连接的电路或负载仍可感知整个器件的效应。例如,如果模型仅表示器件的一半结构,则可将因子设为 2。此项更新适用于静电电流 以及磁场和电场 接口。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“边界终端”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示谐振器模型。
展示半个兰姆波谐振器结构的模型。边界终端特征的 设置窗口中显示了新增的面积倍增因子。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.4 版本为“放电模块”新增了多个教学案例。