En la alta resolución de la discretización de las ecuaciones de Maxwell en una cinta compuesta y los efectos de calentamiento inducidos por las pérdidas dieléctricas
Autores: Ghnatios, Chady; Barasinski, Anais; Chinesta, Francisco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
En la alta resolución de la discretización de las ecuaciones de Maxwell en una cinta compuesta y los efectos de calentamiento inducidos por las pérdidas dieléctricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Campo electromagnético
Materiales compuestos
Simulación
Descomposición Generalizada Apropiada
Ecuaciones de Maxwell
Generación de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La propagación del campo electromagnético dentro de materiales compuestos representa un desafío donde la simulación a escala de fibra sigue siendo intratable utilizando métodos de simulación clásicos. El presente trabajo propone una simulación 3D original con una resolución de malla lo suficientemente fina como para resolver la escala de fibra, gracias al uso de la descomposición generalizada adecuada (PGD, por sus siglas en inglés) basada en el espacio, que evita la necesidad de considerar propiedades homogeneizadas y considera la descripción más rica de la física involucrada a partir de la solución de las ecuaciones de Maxwell. Esta simulación de alta resolución permite comparar la propagación del campo electromagnético en una parte compuesta, dependiendo de la frecuencia considerada y la orientación relativa de la fibra/onda de polarización. Los campos electromagnéticos son luego postprocesados para identificar los términos de generación de calor y el campo térmico inducido resultante. Los resultados demuestran la capacidad de la discretización basada en PGD para alcanzar niveles extremadamente altos de resolución, equivalentes a grados de libertad de elementos finitos. Los resultados obtenidos muestran una penetración de onda mejorada cuando la polarización del campo eléctrico coincide con la orientación de la fibra. Por el contrario, cuando el campo eléctrico está polarizado a lo largo de la normal a la orientación de la fibra, tanto la penetración como el calentamiento asociado se reducen significativamente, comprometiendo el uso de modelos homogeneizados, volviéndolos incapaces de reproducir los comportamientos observados.
Descripción
La propagación del campo electromagnético dentro de materiales compuestos representa un desafío donde la simulación a escala de fibra sigue siendo intratable utilizando métodos de simulación clásicos. El presente trabajo propone una simulación 3D original con una resolución de malla lo suficientemente fina como para resolver la escala de fibra, gracias al uso de la descomposición generalizada adecuada (PGD, por sus siglas en inglés) basada en el espacio, que evita la necesidad de considerar propiedades homogeneizadas y considera la descripción más rica de la física involucrada a partir de la solución de las ecuaciones de Maxwell. Esta simulación de alta resolución permite comparar la propagación del campo electromagnético en una parte compuesta, dependiendo de la frecuencia considerada y la orientación relativa de la fibra/onda de polarización. Los campos electromagnéticos son luego postprocesados para identificar los términos de generación de calor y el campo térmico inducido resultante. Los resultados demuestran la capacidad de la discretización basada en PGD para alcanzar niveles extremadamente altos de resolución, equivalentes a grados de libertad de elementos finitos. Los resultados obtenidos muestran una penetración de onda mejorada cuando la polarización del campo eléctrico coincide con la orientación de la fibra. Por el contrario, cuando el campo eléctrico está polarizado a lo largo de la normal a la orientación de la fibra, tanto la penetración como el calentamiento asociado se reducen significativamente, comprometiendo el uso de modelos homogeneizados, volviéndolos incapaces de reproducir los comportamientos observados.