Jornada: Simulación multifísica en Ciencia e Ingeniería (Leioa)

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 y Radiofrecuencias, 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. Prestaremos especial atención a algunos ejemplos de imanación y materiales magnéticos, 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.

En esta sesión 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.
Por otro lado, 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.

En esta sesión veremos cómo el módulo de trazado de partículas amplía la las herramientas y prestaciones de COMSOL Multiphysics para permitir el cálculo de las trayectorias de partículas en fluidos y campos electromagnéticos de partículas cargadas. Las partículas pueden someterse a una amplia variedad de fuerzas, como fuerzas eléctricas, de arrastre y termoforéticas, así como interacciones entre partículas y fluido-partículas. Es posible modelar conjuntamente la interacción bi-direccional entre las partículas y los campos (interacción partícula-campo), y la interacción de las partículas entre sí (interacción partícula-partícula). A partir del trazado de partículas podremos modelar fenómenos como la erosión, grabado, mezcla, filtración, espectrometría de masas, óptica iónica y física del haz.
Mostraremos ejemplos de trazado de partículas cargadas bajo la acción de campos electromagnéticos.

El Módulo de Óptica de Rayos de COMSOL Multiphysics nos permite simular el trazado de rayos en sistemas ópticamente grandes, y proporciona herramientas para el modelado especializado de problemas sobre iluminación, lentes de índice variable, interferómetros, sistemas de enfoque, sistemas Lidar, filtros ópticos, monocromadores, radiación solar y captación de energía solar, espectrómetros, análisis de rendimiento estructural-térmico-óptico (STOP), etc.
Los sistemas ópticos pueden ser extremadamente sensibles a cambios en su entorno, especialmente cuando operan en condiciones extremas, como en medios subacuáticos o el espacio exterior. El factor ambiental más obvio es la temperatura, ya que los índices de refracción de la mayoría de los materiales siguen alguna forma de relación de dispersión termoóptica. Del mismo modo, las deformaciones físicas en el sistema óptico, ya sean debidas al estrés térmico u otras cargas aplicadas, también pueden afectar significativamente la calidad de imagen. Es posible tener en cuenta convenientemente todos estos fenómenos multifísicos en el entorno de modelado integrado de COMSOL Multiphysics, lo que permite, por ejemplo, la realización de un análisis de rendimiento estructural-térmico-óptico (STOP). También ofrece la posibilidad de combinar el Módulo de Óptica de Rayos con otros módulos adicionales que aportan capacidades expandidas sobre modelado estructural y térmico. Por ejemplo, podríamos tener en cuenta la influencia de la radiación térmica, la transferencia de calor conjugada, los materiales hiperelásticos y/o la piezoelectricidad.