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Simulation de conductivité électrique
avec VGSTUDIO MAX
Simulez la conductivité électrique directement sur les images CT de différents matériaux en utilisant le module Simulation de phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX.
Simulation de conductivité électrique
La conductivité électrique est l’aptitude d’un matériau à permettre le transport d’une charge électrique.
Le module Simulation de phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX :
- Simule les champs de potentiel et de courant électrique stationnaire dans un matériau à deux composants, chaque matériau ayant une autre conductivité électrique, à la condition limite que l’entrée et la sortie soient chacune connectée à un potentiel électrique constant différent.
- Traite directement les données voxel et utilise la détermination de surface locale adaptive à précision sous-voxel dans VGSTUDIO MAX.
- Comporte un « mode d’expérience » permettant d’effectuer une expérience virtuelle sur le transport de la charge électrique ainsi qu’un « mode tenseur » pour calculer le tenseur de conductivité électrique.
Le module de conductivité électrique est basé sur les équations différentielles suivantes pour les zones stationnaires de tension et de densité de courant dans un matériau à deux composants :
où Ω est le domaine de simulation complet et Ωₐ est le domaine de composant a (avec a = 1, 2). Il est supposé que Ω₁ et Ω₂ ne se chevauchent pas et que leur union correspond à Ω. U est le potentiel électrique (en volts), J est la densité de courant, σₐ est la conductivité de composant a, Δ est l’opérateur laplacien et grad est le gradient d’opérateur.
Mode d’expérience
En mode d’expérience, le logiciel effectue une expérience virtuelle sur les données CT d’une structure. Utilisez le mode d’expérience pour simuler le transport d’une charge électrique à travers la structure depuis un plan d’entrée vers un plan de sortie parallèles entre eux. Perpendiculairement aux plans d’entrée et de sortie, vous pouvez définir des conditions limites étanches ou intégrées. Une différence de tension doit être spécifiée comme grandeur d’entraînement du flux.
Résultats du calcul
Les résultats sont fournis sous forme de visualisations 2D et 3D du champ de densité de courant et du potentiel. Les directions du flux électrique peuvent être visualisées par des lignes de courant en 2D et 3D :
- Densité du courant
- Potentiel électrique
- Lignes de courant
Résultats supplémentaires
Les résultats supplémentaires suivants sont fournis dans une vue de tableau :
- Conductivité électrique effective
- Tortuosité de diffusion (géométrique et algébrique)
- Facteur de formation
- Fraction de porosité
- Courant total
- Intensité du champ électrique
Les résultats suivants peuvent être affichés sous forme de courbes le long du sens d’écoulement :
- Densité du courant
- Fraction de porosité
- Courant total
Mode tenseur
En mode tenseur, le logiciel calcule la conductivité électrique tensorielle effective intrinsèque. Vous pouvez calculer le tenseur de conductivité électrique pour toute la structure ou pour des incréments de la structure en utilisant un maillage intégré.
Résultats
Le logiciel permet de visualiser les résultats du tenseur de conductivité électrique en 2D et 3D.
- Les résultats sont affichés sous forme ellipsoïde dans le centre du volume simulé.
- Lorsque l’analyse a été effectuée sur un maillage intégré, les résultats sont affichés sous forme ellipsoïde dans le centre de chaque cellule.
- Les axes principaux de l’ellipsoïde sont alignés aux vecteurs propres du tenseur tandis que les longueurs des axes sont proportionnelles aux valeurs propres du tenseur.
- Lorsque l’analyse est effectuée sur un maillage intégré, il est également possible de visualiser la conductivité électrique effective moyenne et la fraction de porosité ainsi que les valeurs propres du tenseur de conductivité électrique en 2D et 3D.
En plus des valeurs propres et vecteurs propres des tenseurs, les composantes du tenseur de conductivité électrique effective par rapport au système de coordonnées de simulation sont fournies dans une vue de tableau.
Avantages
Facile à utiliser
- Connaissances en simulation non requises
- Aucun maillage nécessaire
Efficace
- Flux de travail homogène de la segmentation du matériau jusqu’à la simulation au sein d’un même logiciel.
Réaliste
- Tous les détails microstructuraux sont capturés par une détermination de la surface avec une précision sous-voxellique.