simulatore-induttori/config.py

# Configurazione dell'analisi termica a elementi finiti della fascetta.
#
# Geometria e modello fisico:
# - La fascetta è un anello cilindrico con diametro "diametro_mm", spessore
#   "spessore_mm" e lunghezza "lunghezza_mm".
# - Il dominio discretizzato è la superficie media del cilindro (mesh a
#   elementi shell quadrangolari, vedi mesh.py): x = asse della fascetta,
#   s = R·theta = coordinata circonferenziale. Lo spessore non è
#   discretizzato, la temperatura è uniforme attraverso la parete.
# - Le sorgenti a induzione si muovono lungo x sulla superficie esterna, con
#   un'impronta gaussiana isotropa nel piano (x, s).
# - La superficie scambia per convezione con l'aria sulla faccia esterna e su
#   quella interna, più i due bordi anulari x = 0 e x = lunghezza.
# - 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",
#   sul piano circonferenziale theta = 0.
#
# Unità di misura:
# - lunghezza: m (mm dove indicato dal suffisso)
# - tempo: s
# - temperatura: °C
# - flusso termico: W/m²
# - coefficiente di convezione: W/(m² K)

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,

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

MESH = {
    # Numero di elementi shell lungo l'asse x (lunghezza della fascetta).
    "n_elementi_x": 40,

    # Numero di elementi shell lungo la circonferenza.
    # La mesh è chiusa su se stessa: non c'è una riga di nodi duplicata.
    "n_elementi_circonferenza": 48,
}

FEM = {
    # Passo di integrazione temporale del solutore a elementi finiti.
    "dt_s": 0.001,

    # Tempo simulato totale dell'analisi transitoria.
    "durata_s": 30.0,

    # Seed per la riproducibilità di randomizzazione e rumore del sensore.
    "seed": 42,

    # Frequenza di campionamento delle righe del CSV esportato.
    # Esempio: 10 Hz significa una riga ogni 0.1 s.
    "frequenza_campionamento_hz": 10.0,

    # Numero di analisi da esportare in CSV, una per file.
    # Con la randomizzazione abilitata ogni analisi ha parametri diversi.
    "num_run": 1,
}

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 anulari (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 dell'induttore, 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 lo spessore [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 analisi 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,
}

USCITA = {
    # Cartella in cui salvare immagini e animazioni quando il backend
    # matplotlib non è interattivo.
    "cartella": "output",
}