Scambia calore su tutto il contorno e per conduzione circonferenziale

- Convezione anche sui bordi laterali x = 0 e x = lunghezza (nuovo
  coefficiente h_bordi_W_m2K in ARIA)
- Termine di conduzione lungo y verso il resto della fascetta, assunto a
  temperatura ambiente: q_y = -k*(T - T_amb)/L_y^2 con L_y configurabile
  (lunghezza_conduzione_y_mm in FASCETTA)
- La temperatura iniziale del campo e' la temperatura ambiente del run
  (rimosso temperatura_iniziale_C)
- Fisica estratta in prepara_stato_termico e passo_implicito, condivise
  tra simulate.py e plot_animazione.py per evitare duplicazione
- Entrambi i termini sono lineari e restano nella matrice fattorizzata
  una volta per run

Co-Authored-By: Claude Fable 5 <noreply@anthropic.com>

plot_animazione.py

@@ -14,12 +14,10 @@ import numpy as np
 from matplotlib.animation import FuncAnimation, PillowWriter
 
 from config import SIMULAZIONE
-from materials import MATERIALI
 from simulate import (
-    calcola_skin_depth_m,
     configurazione_randomizzata,
-    costruisci_solutore_implicito_2d,
-    profilo_deposizione_z_1_m,
+    passo_implicito,
+    prepara_stato_termico,
     profilo_flusso_incidente_W_m2,
 )
 
@@ -43,45 +41,17 @@ def simula_campi(cfg_run: dict) -> dict:
     aria = cfg_run["aria"]
     sorgente = cfg_run["sorgente"]
     sensore = cfg_run["sensore"]
-    materiale = MATERIALI[fascetta["materiale"]]
 
-    lunghezza = fascetta["lunghezza_mm"] / 1000.0
-    spessore = fascetta["spessore_mm"] / 1000.0
-    n_x = fascetta["n_nodi_x"]
-    n_z = fascetta["n_nodi_z"]
-    dx = lunghezza / n_x
-    dz = spessore / n_z
-    x_centri = (np.arange(n_x) + 0.5) * dx
-    z_centri = (np.arange(n_z) + 0.5) * dz
+    stato = prepara_stato_termico(fascetta, aria, sorgente)
+    n_x = stato["n_x"]
+    n_z = stato["n_z"]
+    x_centri = stato["x_centri_m"]
+    dt = stato["dt_s"]
 
     x_sensore = sensore["x_mm"] / 1000.0
-    i_sensore = min(n_x - 1, max(0, int(x_sensore / dx)))
+    i_sensore = min(n_x - 1, max(0, int(x_sensore / stato["dx_m"])))
 
-    dt = SIMULAZIONE["dt_interno_s"]
-
-    if sorgente["skin_depth_fissa_m"] is None:
-        skin_depth = calcola_skin_depth_m(materiale, sorgente["frequenza_hz"])
-    else:
-        skin_depth = float(sorgente["skin_depth_fissa_m"])
-
-    solutore = costruisci_solutore_implicito_2d(
-        n_x=n_x,
-        n_z=n_z,
-        dt_s=dt,
-        dx_m=dx,
-        dz_m=dz,
-        materiale=materiale,
-        h_esterno_W_m2K=aria["h_esterno_W_m2K"],
-        h_interno_W_m2K=aria["h_interno_W_m2K"],
-    )
-
-    rho = materiale["densita_kg_m3"]
-    cp = materiale["calore_specifico_J_kgK"]
-    b_esterno = aria["h_esterno_W_m2K"] * dt / (rho * cp * dz)
-    b_interno = aria["h_interno_W_m2K"] * dt / (rho * cp * dz)
-    profilo_z = profilo_deposizione_z_1_m(z_centri, spessore, skin_depth)
-
-    T = np.full((n_x, n_z), fascetta["temperatura_iniziale_C"], dtype=float)
+    T = np.full((n_x, n_z), aria["temperatura_ambiente_C"], dtype=float)
     T_sensore = T[i_sensore, -1]
     tau_sensore = max(sensore["costante_tempo_s"], 1e-9)
 
@@ -92,11 +62,7 @@ def simula_campi(cfg_run: dict) -> dict:
     t = 0.0
     while t <= T_FINE_ANIMAZIONE_S + 1e-12:
         x_rif, q_x = profilo_flusso_incidente_W_m2(sorgente, x_sensore, t, x_centri)
-
-        rhs = T + (dt / (rho * cp)) * q_x[:, None] * profilo_z[None, :]
-        rhs[:, 0] += b_esterno * aria["temperatura_ambiente_C"]
-        rhs[:, -1] += b_interno * aria["temperatura_ambiente_C"]
-        T = solutore.solve(rhs.ravel()).reshape(n_x, n_z)
+        T = passo_implicito(stato, T, q_x)
 
         T_sensore += (T[i_sensore, -1] - T_sensore) * dt / tau_sensore
 
@@ -176,7 +142,7 @@ def main() -> None:
         extent=(0.0, lunghezza_mm, spessore_mm, 0.0),
         aspect="auto",
         cmap="inferno",
-        vmin=cfg_run["fascetta"]["temperatura_iniziale_C"],
+        vmin=cfg_run["aria"]["temperatura_ambiente_C"],
         vmax=T_max,
         interpolation="bilinear",
     )