COMSOL ver­öffent­licht neues Electric Discharge Module

Das Electric Discharge Module kann verwendet werden, um das Verhalten von elektrischen Entladungen in Gasen, Flüssigkeiten und festen Dielektrika zu verstehen, zu analysieren und vorherzusagen. Dies umfasst die Analyse von Streamer-, Korona-, dielektrischen Barrieren- und Lichtbogenentladungen. Die Anwendungsbereiche des Electric Discharge Module reichen von Unter­haltungs­elektronik bis hin zu Hoch­span­nungs­system­kompo­nenten. Mit seinen Fähigkeiten zur Simulation von blitzbedingten elektro­magne­tischen Pulsen, elektro­statischen Entladungen und anderen damit zusammen­hängenden Ereignissen ist das Modul ein wichtiges Werkzeug für die Produktentwicklung und trägt dazu bei, die mit experimentellen Tests und Prototyping verbundenen Kosten zu reduzieren.

Neben atmosphärischen Gas­entla­dungen können auch Durch­schlag­phänomene in Flüssigkeiten wie Trans­forma­torenöl und in festen Materialien wie isolierende Polymere abgebildet werden. Spezielle Interfaces für die Simulation von Durch­schlags­schwellen, Ober­flächen­ladungs­dynamik und Entladungs­vorgängen in verschiedenen Umgebungen stehen zur Verfügung, von atmo­sphärischen Gasen bis hin zu MEMS und elektronischen Geräten, in denen mikroskalige Ereignisse auftreten.

Das Modul enthält auch gängige Ladungs­trans­port­modelle für Ladungsträger wie Elektronen und gemittelte Ionen. Es umfasst detaillierte physikalische und chemische Prozesse, einschliesslich Ionisierung, Bindung und Rekombination. Darüber hinaus bietet das Modul die Flexibilität, die Entladungschemie durch einfache Konfiguration über das COMSOL Desktop^®-Interface ganz ohne Programmieraufwand anzupassen.

Eine umfassende Bibliothek verifizierter und validierter Beispiele gewährleistet Genauigkeit und reduziert den Bedarf an langwierigen Verifi­zierungs- und Validierungs­prozessen, die sonst Wochen oder sogar Monate dauern können.

Das neue Zusatzmodul besticht auch durch eine umfassende Material­bibliothek mit Daten für gängige Gase, Flüssigkeiten und feste Dielektrika, die nahtlos in Ladungs­transport­modelle integriert sind, sodass Benutzer mit der Modellierung beginnen können, ohne Gleichungen oder Daten manuell eingeben zu müssen. Weiterhin stehen temperatur­abhängige Eigen­schaften (bis zu 25.000 K) für verschiedene Gase, darunter Dichte, Wärmekapazität, Wärme­leitfähigkeit, dynamische Viskosität und volumetrische Emissionsraten.

Das Electric Discharge Module kann auch zur Modellierung thermo­dynamischer Gleich­gewichts­entladungen wie Lichtbögen verwendet werden, bei denen Elektronen und schwere Spezies die gleiche Temperatur aufweisen. Über das integrierte Multiphysik-Interface Arc Discharge wird die Entladung mithilfe eines magneto­hydro­dynamischen Ansatzes als ein einziges Fluid mit einer Temperatur beschrieben. Dieses Interface koppelt Elektromagnetik, Strömung und Wärmetransport und bezieht Lorentzkraft, elektro­motorische Kraft, Enthalpie­transport, Joulesche Erwärmung und Strahlungs­verlust mit ein.

Das Electric Discharge Module kann mit Produkten der gesamten COMSOL-Produktpalette, einschliesslich Elektromagnetik, Strukturmechanik und Fluiddynamik kombiniert werden, um die multiphysikalischen Effekte zu untersuchen, die häufig mit elektrischen Entladungen verbunden sind.

In Kombination mit dem Optimization Module können Designoptimierungen vorgenommen werden, um Anforderungen an die Durchschlagfestigkeit zu genügen, wobei Parameter-, Design- und Topologieoptimierung verwendet werden können. In Kombination mit dem Uncertainty Quantification Module können Fehler oder Toleranzen in allen Eingabedaten statistisch berücksichtigt werden und die Wahrscheinlichkeit für worst-case Szenarien abgeschätzt werden.

Mit seinem breiten Spektrum an Modellierungsfunktionen ermöglicht das Electric Discharge Module die Vorhersage der Auswirkungen von elektrischen Entladungen auf die Systemleistung und stellt sicher, dass Designs im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Einhaltung gesetzlicher Standards optimiert werden, insbesondere bei der Entwicklung von elektronischen Geräten im Hinblick auf elektromagnetische Störungen und elektromagnetische Verträglichkeit (EMI/EMC). Ingenieure und Wissenschaftler können blitzbedingte elektromagnetische Impulse, elektrostatische Entladungen und andere Entladungsereignisse simulieren und analysieren, was das Modul besonders nützlich für die Produktentwicklung macht und die Kosten für experimentelle Tests und Prototypen reduziert.