COMSOL-Multiphysics电磁场与等离子体专题介绍

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOLMultiphysics电磁场与等离子体专题介绍中仿科技高级技术工程师安琳博士（Dr.LynnAn）2010年中国区用户年会中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnLIVELINK™FORPRO/ENGINEER®LIVELINK™FORAUTODESK®INVENTOR®CADIMPORTMODULELIVELINK™FORMATLAB®优化OPTIMIZATIONMODULE材料库MATERIALLIBRARYLIVELINK™FORSOLIDWORKS®COMSOLMULTIPHYSICS®低频电磁场AC/DCMODULE高频电磁场RFMODULE微机电MEMSMODULE等离子体PLASMAMODULE结构力学STRUCTURALMECHANICSMODULE声学ACOUSTICSMODULE传热HEATTRANSFERMODULE计算流体力学CFDMODULE化学反应工程CHEMICALREACTIONENGINEERINGMODULE电池与燃料电池BATTERIES&FUELCELLSMODULE地球科学EARTHSCIENCEMODULE中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOL4.1的电磁分析工具AC/DC模块低频与静态分析，电磁场波动可忽略电路接口RF模块高频电磁分析，需要考虑波动性电路接口基本模块2D或3D的静电场、稳态电流分析（更多功能需要AC/DC）2D的静磁或者谐变磁场分析（3D功能需要AC/DC）中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn电机&发电机电子技术复杂机械元器件设计感应加热/焦耳热AC/DC模块应用中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn天线设计波导设计辐射图样散射问题分析微波加热RF模块应用中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnAC/DC模块应用模式中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•由麦克斯韦方程组推导得到的电磁波动方程：0HH0EE0AAArrrrrrkjjkttt201002011000))(()()()()(瞬态分析稳态分析频域分析（谐波传输）、模式分析认识RF模块中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn稳态分析瞬态分析谐波传输模式分析RF模块应用模式中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•点源：电偶极子、磁偶极子•过渡性边界，处理薄金属层•接触电阻边界，处理薄金属层•端口扫描功能，GUI直接输出tochstoneAC/DC模块新功能中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•2D建模提供单匝/多匝线圈求解域•电路接口–模型树中设置电路元件–SPICE网表导入更便捷直观–端口或线圈求解域的边界与网表连接更简单–新的元件：Diode，BJT，MOSFETAC/DC模块新功能中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnRF模块新功能•点源：电偶极子、磁偶极子•过渡性边界，处理薄金属层•多样化端口设置/S参数计算–多模端口–混合模式端口中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•端口扫描功能，GUI直接输出tochstone•电路接口–模型树中设置电路元件–SPICE网表导入更便捷直观–端口的边界与网表连接更简单–新的元件：Diode，BJT，MOSFETRF模块新功能中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•快速自适应频率扫描–根据用户自定义的标量参数自适应调整频率步长–在每个频点附近做Padé展开–频点之间自动插值•也可用于其他参数扫描–可根据需要加以调整AWE求解器中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOLMultiphysics等离子体模块中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn等离子体介绍定义离子化气体状物质（电浆）是由部分电子被剥夺后的原子原子被电离后产生的正负电子物质的第四态“超气态”工业应用照明、半导体军事用途喷涂等离子体模块用于无核反应的低温等离子体分析（非平衡放电）中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn等离子体vs.磁流体（MHD）等离子体模块处理非平衡过程例如放电过程处于平衡状态的磁流体仿真（MHD）AC/DC模块+CFD模块中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•电磁场（瞬间发生）•电子能量（不足纳秒）•电子输运（纳秒级）•离子输运（微秒级）•受激物质运移（0.1毫秒）•中性气体流动以及温度场（几个毫秒）等离子体涉及的问题中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn漂移扩散计算等离子体的电子密度和平均电子能量重物质传输所有非电子物质的质量平衡界面，包括带电、中性和被电子激发的物质静电计算等离子体中由电子和离子所带空间电荷引起的静电场Boltzmann方程，两项近似允许用户计算电子能量分布函数电路增加外电路至等离子体模型等离子体模块内建的物理界面中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnICP反应器（需要AC/DC模块）–研究由感应电流维持放电的多物理场界面，感应电流在频域求解直流放电–研究由静电场维持放电的多物理场界面微波等离子体（需要RF模块）–研究由电磁波维持放电的多物理场界面CCP反应器–研究由时变的静电场维持放电的多物理场界面等离子体模块内建的物理界面中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•COMSOL求解两个漂移扩散方程，电子密度和电子能量密度•对流、扩散系数可能是张量，是平均电子能量和直流磁通密度的函数•电子源Re和非弹性能量损耗R由COMSOL根据用户定义的等离子体化学自动计算电子输运中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•等离子体模块允许用户使用张量描述电子迁移率、扩散率、能量迁移率和能量扩散率•这使得案例Hall推力器能被模拟电子迁移率v.s.磁通密度分量•电子输运性质的张量形式由COMSOL自动计算电子输运属性张量中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn•对于电子，存在一系列边界条件：–壁面，包括以下效应：•二次电子发射•热电子发射•电子反射–通量，允许用户指定任意电子密度和电子能量密度的流入–固定电子密度和平均电子能量（不推荐）–绝缘电子密度电子能量•二次发射通量由COMSOL根据定义的表面反应自动计算电子输运边界条件中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司