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两个平行壁之间的惯性聚焦

50 多年前,人们就已经知道,流道中的悬浮粒子趋于在流道横截面的特定位置聚集。对于圆柱管或其中流体为泊肃叶流的两个平行平面,平衡位置约为 0.6 倍的管半径处,或距平行壁约 0.2 倍通道宽度的距离处。这种现象称为 Segre-Silberberg 效应,半径为管半径 0.6 倍的粒子环有时称为 Segre-Silberberg 环。

在这个基准模型中,我们重现了边界为两个平行壁的流道中的情况。当悬浮粒子沿流体速度呈抛物线分布的流道运动时,这些粒子上会产生与壁相关的升力和曳力。当粒子通过此流道时,惯性升力使这些粒子在距离中心 0.3 D 处达到平衡,其中,D 是壁间距。这些平衡位置与 Segre-Silberberg 效应 一致。

单透镜

单透镜是用于聚焦带电粒子束的静电装置,可用于阴极射线管、离子束和电子束试验以及离子推进系统。

这个特定的模型由三个轴向对齐的圆柱组成。外侧的两个圆柱接地,中间的圆柱接有固定电压。使用静电 接口计算了三维静电场,使用带电粒子追踪 接口计算了粒子轨迹。

热迁移

本例验证水平放置的化学气相沉积反应器中的粒子热迁移。可由粒子所受的热迁移力求出接收器上方的无粒子区。无粒子区的大小由接收器的温度决定。

本例需要“CFD 模块”、“传热模块”以及“粒子追踪模块”。

层流静态粒子混合器设计器 中文

在静态混合器中,流体泵入一个包含静态混合叶片的管道。这一混合技术非常适合用于层流混合,因为这种流态下产生的压力损失非常小。当流体泵入通道,沿其长度方向流动时,叶片截面方向的交替变化使流体充分混合。这一静态混合技术可以精确控制这一过程中的混合量。不过,根据混合器的几何形状不同,其性能差别相当大。

此模型计算了静态混合器中的流体速度和压力场,以及流体所携带粒子的轨迹。由于粒子都带质量,因此它们无法完全跟上流体的流动,这就导致一些粒子撞到混合叶片上。

本例计算了粒子在混合器中的通过概率。还通过测量不同的粒子物质混合时的均匀度,评估了空间分布指数。

平面二极管中的热电子发射

电子从平面平行真空二极管的热阴极发射,使二极管中空间电荷密度增大,由此影响电位分布。如果阴极与阳极之间的电位差不是特别大,则在两极之间形成最低电位,阻止能量不足的电子回到阴极。这样的二极管被认为在空间电荷限定区域 工作。

在这个基准模型中,一个专用的热电子发射 特征用于从指定温度和逸出功的阴极释放热电子。使用专门的电-粒子场相互作用 多物理场耦合及双向耦合粒子追踪 研究步骤,可以将电子轨迹与二极管中的电位计算进行双向耦合。电位分布和阳极电流与解析的 Langmuir-Fry 模型的结果非常一致。

理想斗篷

本例设计了一个光学隐形装置,其中使用各向异性媒介使一个物体产生隐形效果,在观测者的视角中电磁波保持不变。“数学粒子追踪”接口中的 Hamiltonian 公式用于追踪射线。

相对论发散电子束

在对带电粒子束以很大的电流和相对论速度的传播建模时,空间电荷和束电流产生了明显的电力和磁力,分别使粒子束具有发散和聚焦的趋势。使用“双向耦合粒子追踪”研究步骤可以计算粒子轨迹与电力/磁力之间的双向强耦合作用。本例中,网格细化研究证实,得到的解与相对论束包络形状的解析表达式一致。

四极质谱过滤器

本例描述四极离子阱的工作原理,这是四极质谱仪中的关键部件。其中包含直流电场和交流电场。

本例需要“粒子追踪模块”。

离子回旋运动

本例使用 Newtonian、Lagrangian 和 Hamiltonian 公式来计算一个处于均匀磁场中的带电粒子的轨迹。该基准模型计算了 Larmor 半径并与解析解进行了比较。这三个公式得到的解相同。

涡轮分子泵

当极稀薄气体分子的移动速度比域中的任何几何实体都快得多时,“分子流模块”中的自由分子流 接口是对这类气体建模的有效工具。在涡轮分子泵中,叶片的运动速度与气体分子的热速度相当,这时需要使用蒙特卡洛方法。

在这个示例中,计算了涡轮分子泵两个旋转叶片间的空隙内气体分子的轨迹。模型使用新增的旋转坐标系 特征,对粒子施加离心力和地球自转偏向力,计算了旋转叶片所在的非惯性参考系中的粒子轨迹。使用参数化扫描显示了叶片速度对压缩因子的影响。