simulatore-induttori/config.py

# Configurazione per il simulatore termico a elementi shell di una fascetta.
#
# Geometria e modello fisico:
# - La fascetta è un anello cilindrico con diametro medio "diametro_medio_mm",
#   spessore "spessore_mm" e lunghezza "lunghezza_mm".
# - Il dominio simulato è l'intera superficie cilindrica, discretizzata con
#   elementi shell quadrilateri a 4 nodi e una temperatura per nodo.
# - Sistema di coordinate: x = direzione della lunghezza (da 0 a lunghezza),
#   theta = coordinata circonferenziale, periodica (theta = 0 coincide con
#   theta = 2*pi). Il sensore sta per convenzione su theta = 0.
# - Lo spessore non è discretizzato: la parete è termicamente sottile, quindi
#   la faccia esterna e quella interna hanno la stessa temperatura. La
#   validità dell'ipotesi è riportata a ogni run come numero di Fourier sullo
#   spessore in metadata.csv.
# - Le sorgenti a induzione si muovono in direzione -x sulla superficie
#   esterna, lungo la generatrice individuata da "offset_y_percorso_m".
# - La conduzione assiale e quella circonferenziale sono entrambe risolte e
#   nascono dall'assemblaggio: elementi adiacenti condividono i nodi del
#   bordo comune.
# - Faccia esterna e faccia interna scambiano entrambe per convezione con
#   l'aria su tutta l'area; i due bordi assiali scambiano attraverso lo
#   spessore della lamiera.
# - 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": 0.001,

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

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

    # Numero di processi paralleli per la generazione dei run.
    # None = usa tutti i core disponibili.
    "num_processi": None,
}

FASCETTA = {
    # Diametro medio della fascetta [mm], cioè il diametro della superficie
    # su cui giace la mesh shell.
    "diametro_medio_mm": 70.0,

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

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

    # Numero di elementi shell lungo x (lunghezza).
    "n_elementi_x": 100,

    # Numero di elementi shell lungo la circonferenza.
    # Più elementi = maggiore risoluzione spaziale, simulazione più lenta.
    "n_elementi_theta": 110,

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

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

    # Coefficiente di convezione sulla faccia esterna (lato sorgenti).
    "h_esterno_W_m2K": 12.0,

    # Coefficiente di convezione sulla faccia interna (lato sensore).
    "h_interno_W_m2K": 8.0,

    # Coefficiente di convezione sui bordi assiali (x = 0 e x = lunghezza),
    # che espongono all'aria solo lo spessore della lamiera.
    "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, misurato lungo l'arco, tra il percorso delle
    # sorgenti e la generatrice osservata dal sensore. Se diverso da zero, la
    # sorgente passa a lato e il calore deve diffondere lungo la
    # circonferenza per raggiungere il sensore.
    "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.
    # La shell non discretizza lo spessore, quindi la skin depth non entra
    # nella soluzione: è calcolata e registrata come diagnostica, per
    # verificare che resti confrontabile con lo spessore della lamiera.
    "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].
    # La posizione circonferenziale è theta = 0 per convenzione: è l'offset
    # delle sorgenti a essere misurato rispetto al sensore.
    "x_mm": 50.0,

    # Distanza del sensore dalla parete interna [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,
}