simulatore-induttori/config.py

# Configurazione per il simulatore termico 2D della sezione di una fascetta.
#
# Geometria e modello fisico:
# - La fascetta è un anello cilindrico con diametro "diametro_mm", spessore
#   "spessore_mm" e lunghezza "lunghezza_mm".
# - Il dominio simulato è la sezione rettangolare lunghezza × spessore.
# - Sistema di coordinate: origine (0, 0) nel vertice in alto a sinistra
#   della sezione. x = direzione della lunghezza (da 0 a lunghezza),
#   z = direzione dello spessore (0 = lato esterno, dove agiscono le
#   sorgenti; spessore = lato interno, osservato dal sensore).
# - y è la coordinata circonferenziale: non è risolta spazialmente, l'offset
#   y del percorso delle sorgenti è collassato in un'attenuazione gaussiana
#   del flusso.
# - Le sorgenti a induzione si muovono in direzione -x sul lato esterno.
# - Il riscaldamento a induzione è approssimato come riscaldamento volumetrico
#   che decade esponenzialmente con la profondità z secondo la skin depth.
# - La sezione scambia per convezione con l'aria su tutti e quattro i lati
#   (esterno, interno e i due bordi in x). Scambia inoltre per conduzione
#   lungo y con il resto della fascetta, assunto a temperatura ambiente:
#   il calore conduce attraverso l'intero volume dello spessore mentre le
#   superfici esterna e interna dell'intero cilindro perdono calore per
#   convezione (equazione dell'aletta), derivato da h_esterno, h_interno e
#   spessore_mm senza parametri di conduzione y aggiuntivi.
# - La temperatura iniziale della fascetta è pari alla temperatura ambiente.
# - Il sensore è un pirometro a infrarossi posto all'interno della fascetta,
#   a distanza "distanza_parete_mm" dalla parete interna: misura senza
#   contatto la temperatura della superficie interna nel punto x = "x_mm".
#
# Unità di misura:
# - lunghezza: m (mm dove indicato dal suffisso)
# - tempo: s
# - temperatura: °C
# - flusso termico: W/m²
# - coefficiente di convezione: W/(m² K)

SIMULAZIONE = {
    # Numero di file CSV da generare.
    "num_run": 1,

    # Tempo simulato totale.
    "durata_s": 30.0,

    # Frequenza di campionamento CSV.
    # Esempio: 2 Hz significa una riga ogni 0.5 s.
    "frequenza_campionamento_hz": 10.0,

    # Passo di integrazione numerica interna.
    # Può essere inferiore al periodo di campionamento CSV.
    "dt_interno_s": 0.0002,

    # Seed per la riproducibilità.
    "seed": 42,

    # Cartella di output.
    "cartella_output": "dataset",
}

FASCETTA = {
    # Diametro della fascetta [mm].
    "diametro_mm": 70.0,

    # Lunghezza della fascetta lungo x [mm].
    "lunghezza_mm": 100.0,

    # Spessore della parete [mm].
    "spessore_mm": 0.18,

    # Numero di celle del volume finito lungo x (lunghezza).
    "n_nodi_x": 100,

    # Numero di celle del volume finito lungo z (spessore).
    # Più nodi = maggiore risoluzione spaziale, simulazione più lenta.
    "n_nodi_z": 15,

    # Deve corrispondere a una chiave in materials.py.
    "materiale": "banda_stagnata",
}

ARIA = {
    # Temperatura dell'aria ambiente.
    "temperatura_ambiente_C": 25.0,

    # Coefficiente di convezione sul lato esterno (z = 0, lato sorgenti).
    "h_esterno_W_m2K": 12.0,

    # Coefficiente di convezione sul lato interno (z = spessore, lato sensore).
    "h_interno_W_m2K": 8.0,

    # Coefficiente di convezione sui bordi laterali (x = 0 e x = lunghezza).
    "h_bordi_W_m2K": 10.0,
}

SORGENTE = {
    # Distanza dal sensore, all'inizio della corsa, della sorgente del
    # gruppo più vicina al sensore (quella che lo raggiunge per prima).
    "x_inizio_m": 5.0,

    # Distanza dal sensore, alla fine della corsa, della sorgente del
    # gruppo più lontana dal sensore (quella che lo supera per ultima).
    "x_fine_m": 5.0,

    # Offset circonferenziale (y) tra il percorso delle sorgenti e il punto
    # osservato dal sensore. Se diverso da zero, la sorgente passa a lato,
    # riducendo il picco.
    "offset_y_percorso_m": 0.0,

    # Velocità delle sorgenti lungo x. Il segno indica il verso di marcia.
    "velocita_m_s": -1.0,

    # Numero di sorgenti equidistanti che si muovono insieme come un gruppo
    # rigido (stessa velocità, sigma, flusso ed efficienza).
    "numero_sorgenti": 3,

    # Distanza lungo x tra sorgenti consecutive del gruppo.
    "distanza_sorgenti_m": 1.0,

    # Raggio del punto gaussiano. Valore più alto = impronta termica più larga.
    "sigma_punto_m": 0.012,

    # Flusso termico incidente massimo prima della correzione per efficienza.
    "flusso_termico_picco_W_m2": 4434000.0,

    # Frazione del flusso incidente che diventa effettivamente calore nella fascetta.
    "efficienza_riscaldamento": 0.35,

    # Frequenza di induzione usata per stimare la skin depth se skin_depth_fissa_m è None.
    "frequenza_hz": 20000.0,

    # Override della skin depth. Usare None per calcolarla dalle proprietà elettriche del materiale.
    # Esempio: 0.0002 significa 0.2 mm.
    "skin_depth_fissa_m": None,

    # Annulla il flusso termico una volta che la sorgente ha superato x_fine_m.
    "zero_dopo_fine": True,
}

SENSORE = {
    # Coordinata x del punto della superficie interna osservato dal sensore [mm].
    "x_mm": 50.0,

    # Distanza del sensore dalla parete interna lungo z [mm].
    # Il sensore è a infrarossi: la distanza non influenza la misura,
    # è registrata solo come geometria del setup.
    "distanza_parete_mm": 10.0,

    # Inerzia del sensore del primo ordine.
    # Valore più alto = risposta del sensore più lenta.
    "costante_tempo_s": 0.01,

    # Deviazione standard del rumore gaussiano.
    "rumore_std_C": 0.15,

    # Risoluzione del sensore: passo di quantizzazione della lettura.
    # Esempio: 0.25 significa che i valori sono arrotondati a 0.25 °C.
    # Usare 0.0 per disabilitare.
    "quantizzazione_C": 0.25,
}

RANDOMIZZAZIONE = {
    # Se abilitata, ogni run varia leggermente alcuni parametri.
    "abilitata": False,

    # Deviazioni standard relative.
    "velocita_std_rel": 0.007,
    "flusso_picco_std_rel": 0.007,
    "sigma_punto_std_rel": 0.007,

    # Deviazioni standard assolute.
    "temperatura_ambiente_std_C": 0.5,
    "rumore_sensore_std_rel": 0.25,

    # Offset casuale uniforme del percorso della sorgente in y.
    # Esempio: +/- 0.012 m significa che l'induttore può passare fino a 12 mm
    # dalla linea ideale allineata con il sensore.
    "offset_y_max_assoluto_m": 0.001,
}