Jornada: Simulación multifísica en Ciencia e Ingeniería (Barcelona)

Ingenieros y científicos de todo el mundo utilizan el software COMSOL Multiphysics para simular diseños, dispositivos y procesos en todos los campos de la ingeniería, la fabricación y la investigación científica. Se trata de una plataforma de simulación que abarca todos los pasos en el flujo de trabajo de modelado, desde la definición de geometrías, propiedades de material y la física que describe fenómenos específicos, hasta la resolución y el postprocesado de modelos para producir resultados precisos y fiables. La simulación multifísica brinda la capacidad de tener en cuenta todas las físicas acopladas que afectan el comportamiento del sistema que está tratando de predecir. Si desea introducirse en los conceptos básicos de la simulación multifísica, esta sesión es la oportunidad perfecta. En ella, conoceremos el funcionamiento básico del software COMSOL Multiphysics a través de un ejemplo en vivo.

En esta sesión, mostraremos las características principales para desarrollar modelos electromagnéticos avanzados, tanto en los casos de baja como alta frecuencia. Exploraremos las capacidades de los Módulos de AC/DC, Radiofrecuencias y Óptica ondulatoria, que incluyen las herramientas necesarias para modelar dispositivos y fenómenos tales como condensadores, motores, transformadores, generadores, acopladores direccionales, metamateriales, antenas, resonadores, filtros, microondas, dispersión por nanopartículas, guías de ondas lineales y no lineales, etc. También discutiremos el flujo de trabajo específico para analizar los resultados de simulación, extraer parámetros electromagnéticos y generar las distribuciones de los campos eléctricos y magnéticos en el postprocesado.

La transferencia de calor es un fenómeno central presente en una gran variedad de sistemas de la ciencia y la ingeniería, y que se estudia tanto en el desarrollo de aplicaciones puras de calentamiento/enfriamiento como en conjunción con otros efectos físicos acoplados. Abordaremos la transferencia general de calor en sólidos y fluidos, en los que pueden aparecer fenómenos de conducción, convección (en régimen laminar o turbulento), radiación y cambio de fase. Además, trataremos ciertos temas particulares, como la transferencia de calor en tejidos biológicos y en medios porosos. También analizaremos los acoplamientos multifísicos relacionados con la transferencia de calor, como pueden ser el calentamiento electromagnético y la expansión térmica de materiales.

Esta sesión proporcionará una breve descripción de las herramientas y capacidades para el modelado mecánico que ofrece COMSOL Multiphysics y su Módulo de Mecánica Estructural. La presentación incluirá ejemplos de análisis directo de esfuerzo/deformación de componentes mecánicos sujetos a cargas estática y dinámica. Mostraremos la configuración de las propiedades de material, selección de física y condiciones de contorno, etc. Prestaremos especial atención a los problemas de contacto mecánico y a la configuración de los modelos de material (elástico, hiperelástico, viscoelásticos, plásticos, etc.)

En la penúltima sesión de la jornada, trataremos los problemas de la simulación de reactores químicos, equipos de filtración, mezcladores y otros procesos. Esta tarea se realiza con la ayuda del Módulo de Ingeniería de Reacciones Químicas, que contiene las herramientas para simular el transporte de materiales y la transferencia de calor junto con una cinética química arbitraria en todo tipo de entornos: gases, líquidos, medios porosos, en superficies y dentro de fases sólidas, o combinaciones de todos estos. Esto lo hace perfecto para todos los aspectos de las industrias químicas y de procesos, e incluso de la ingeniería ambiental, donde la “unidad de proceso” o “reactor químico” es el propio entorno que nos rodea.

Finalizaremos la jornada presentando otros de los módulos de Ingeniería Química.
El Módulo de Electroquímica amplía las posibilidades de diseño y comprensión de sistemas electroquímicos. Ofrece capacidades específicas del modelado de mecanismos de reacción electroquímica, transporte de masa y distribuciones de densidad de corriente que permiten simulaciones eficientes en aplicaciones de electrólisis, electrodiálisis, electroanálisis y sensores electroquímicos, entre otros ejemplos. También mostraremos cómo se puede utilizar el Módulo de Baterías y Pilas de Combustible para simular baterías a través de modelos de alta fidelidad basados en la teoría de electrodos. Las baterías de iones de litio, ácido de plomo, estado sólido, etc., se pueden estudiar utilizando interfaces físicas avanzadas. El propósito de estos estudios es comprender y predecir cómo influye el diseño de la batería en las propiedades de carga y descarga y en la gestión térmica, así como para su uso y validación con los resultados de los experimentos de caracterización.