Atualizações do Ray Optics Module

Para usuários do Ray Optics Module (Módulo de Óptica Geométrica), a versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® oferece a capacidade de modelar o rastreamento de raios fora da geometria, um novo tipo de gráfico para medir aberrações monocromáticas, melhorias no gráfico de Trajetórias de Raio e muito mais. Veja abaixo mais detalhes das atualizações feitas no Ray Optics Module.

Propagação de Raios Fora da Geometria

Ao rastrear raios através de um sistema de lentes, não é mais necessário adicionar um domínio de ar ou vácuo para envolver os raios. Os raios podem ser liberados e se propagam para fora da geometria e em domínios que não contém malha, desde que essas regiões sejam homogêneas (não matizadas). Com esta nova funcionalidade, a condição de contorno Material Discontinuity agora pode ser usada em limites exteriores, em vez da condição Wall, a fim de permitir a refração de raios dentro ou fora de domínios com malha. A maioria dos exemplos na Biblioteca de Aplicações foi atualizada com esse recurso. Ao modelar, especifique o recurso Refractive index of exterior domains na janela de configurações da interface Geometrical Optics. Quando os raios se propagam para fora da geometria ou para domínios que não estão na lista de seleção da interface Geometrical Optics, este valor de índice de refração será usado. Os raios ainda podem interagir com os limites na geometria, mesmo se não forem adjacentes a nenhum domínio com malha. No entanto, os contornos devem conter malha. A geração de malhas nos contornos é manipulada automaticamente, quando as configurações padrão de malha são usadas.

Um feixe colimado é focalizado por uma lente convexa. Os raios podem se propagar na lente e na região fora da geometria, onde nenhuma malha está definida. A  cor dos raios é baseada na sua intensidade, enquanto a cor da malha é proporcional ao tamanho do elemento. Um feixe colimado é focalizado por uma lente convexa. Os raios podem se propagar na lente e na região fora da geometria, onde nenhuma malha está definida. A cor dos raios é baseada na sua intensidade, enquanto a cor da malha é proporcional ao tamanho do elemento.
Um feixe colimado é focalizado por uma lente convexa. Os raios podem se propagar na lente e na região fora da geometria, onde nenhuma malha está definida. A cor dos raios é baseada na sua intensidade, enquanto a cor da malha é proporcional ao tamanho do elemento.

Gráfico de Aberração Óptica

O novo tipo de gráfico Optical Aberration mede aberrações monocromáticas. Esses gráficos computam a diferença de percurso óptico entre raios incidentes à medida que eles convergem em direção a um ponto focal, e depois ajustam as diferenças de percurso óptico à polinômicos de Zernike. Você pode esboçar qualquer combinação linear dos polinômicos de Zernike, multiplicada pelos coeficientes de Zernike calculados. Você também pode gerar uma tabela de coeficientes de Zernike usando o recurso Aberration Evaluation.
Polinômios de Zernike até a quinta ordem, esboçados em um circulo de unidade. Polinômios de Zernike até a quinta ordem, esboçados em um circulo de unidade.
Polinômios de Zernike até a quinta ordem, esboçados em um circulo de unidade.

Aprimorado o Gráfico Ray Trajectories

O gráfico do tipo Ray Trajectories agora inclui um número de pontos adicionais, além da solução armazenada nos passos de tempo ou incrementos do comprimento do percurso óptico. Geralmente, esses pontos adicionais estão localizados onde os raios são refletidos ou refratados nos contornos. Com esses pontos adicionais, o gráfico do tipo Ray Trajectories foi aprimorado e fornece muito mais informações do que antes, mesmo que o número de passos de tempo ou incrementos ao percurso óptico armazenados seja muito pequeno.

Comparação do gráfico do tipo Ray Trajectories do modelo Czerny-Turner Monochromator com o mesmo número de tempos de solução na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics® em relação à versão 5.2a. Comparação do gráfico do tipo Ray Trajectories do modelo Czerny-Turner Monochromator com o mesmo número de tempos de solução na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics® em relação à versão 5.2a.
Comparação do gráfico do tipo Ray Trajectories do modelo Czerny-Turner Monochromator com o mesmo número de tempos de solução na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics® em relação à versão 5.2a.

Novas Opções para Liberação Baseada em Cone

Diversas novas opções estão disponíveis para liberar raios com uma distribuição inicial de direções cônica. Você pode liberar raios com uma densidade uniforme no espaço vetorial de onda, para que cada raio subtenda o mesmo ângulo sólido. Alternativamente, você pode especificar a densidade dos raios nas direções azimutal e polar separadamente. Também há opções para liberar apenas raios marginais, com ou sem um raio axial.

Agora há quatro novas opções para liberação de raios com uma distribuição cônica. Agora há quatro novas opções para liberação de raios com uma distribuição cônica.
Agora há quatro novas opções para liberação de raios com uma distribuição cônica.

As Opções Cálculo da Intensidade Foram Renomeadas

As opções da lista de cálculo da intensidade, na janela de configurações da interface Geometrical Optics, receberam nomes novos mais intuitivos.

Nome da Opção na versão 5.2 Nome da Opção na versão 5.2a
Using principal curvatures Compute intensity
Using principal curvatures and ray power Compute intensity and power
Using curvature tensor Compute intensity in graded media
Using curvature tensor and ray power Compute intensity and power in graded media

Modelo Tutorial Atualizado: Solar Dish Receiver

O modelo tutorial Solar Dish Receiver foi atualizado para incluir dois conjuntos de dados de referência. Um concentrador de prato parabolóide pode focar a radiação solar incidente em uma cavidade receptora ou alvo, resultando em um fluxos locais de calor extremamente altos. Isso pode ser usado para gerar vapor, que por sua vez pode ser usado para alimentar um gerador; ou hidrogênio, que pode ser usado diretamente como fonte energética. Em algumas aplicações, a uniformidade do fluxo na superfície da cavidade receptora tem um impacto significativo na eficiência. No exemplo, a radiação solar é refletida pelo concentrador em direção a uma pequena área no plano focal, onde uma cavidade receptora pode ser posicionada. Ao avaliar o desempenho de sistemas coletores-receptores de luz solar, é importante observar o índice de concentração, definido como a relação entre o fluxo incidente e o fluxo de luz solar ambiente. O modelo avalia o coeficiente de concentração no plano focal de um concentrador solar parabolóide para dois conjuntos de hipóteses. O primeiro é que o refletor parabolóide seja tratado como um refletor perfeitamente liso, não absorvente. O segundo é que os efeitos de absorção e irregularidade da superfície sejam levados em conta. Ambos os estudos calculam o coeficiente de concentração resultante no plano focal do prato parabolóide e esses resultados são comparados com valores publicados.

Caminho da Biblioteca de Aplicações:

Ray_\Optics_\Module/Industrial_\Applications/solar_\dish_\receiver

O modelo tutorial Solar Dish Receiver mostra a comparação de dados entre os resultados e os valores publicados para um refletor ideal (parte superior, à esquerda) e um refletor quando são levados em consideração irregularidades na superfície, absorção e escurecimento da borda do sol (parte superior, à direita). Os resultados em 2D para cada caso também são apresentados (parte inferior). O modelo tutorial Solar Dish Receiver mostra a comparação de dados entre os resultados e os valores publicados para um refletor ideal (parte superior, à esquerda) e um refletor quando são levados em consideração irregularidades na superfície, absorção e escurecimento da borda do sol (parte superior, à direita). Os resultados em 2D para cada caso também são apresentados (parte inferior).
O modelo tutorial Solar Dish Receiver mostra a comparação de dados entre os resultados e os valores publicados para um refletor ideal (parte superior, à esquerda) e um refletor quando são levados em consideração irregularidades na superfície, absorção e escurecimento da borda do sol (parte superior, à direita). Os resultados em 2D para cada caso também são apresentados (parte inferior).