粒子追踪模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.2a 版针对“粒子追踪模块”的用户引入了新的公式、改进了粒子轨迹图、新增了湍流分散选项等。让我们查看以下详细信息,了解“粒子追踪模块”的所有更新内容。

一阶牛顿公式

牛顿,一阶公式已添加到“设置”窗口的“公式”列表中,可用于所有的粒子追踪物理场接口。二阶牛顿公式对每个粒子的各个位置矢量分量定义二阶方程,一阶牛顿公式则对粒子的位置分量和速度分量定义耦合的一阶方程。

一阶牛顿公式支持二阶公式中使用的所有相同的物理场特征,但更易于同显式时步法结合使用。选定一阶牛顿公式后,默认的时步法为高阶龙格-库塔法,而非典型的二阶隐式法,由此处理特定的非刚度问题时速度更快。

粒子轨迹图的改进

现在,您可以在接近粒子-壁相互作用时间的其他时间步自动存储粒子轨迹。通常,这些额外时间会自动选定为接近粒子与边界相互作用的时间,以更准确地描述后处理过程中粒子-壁的相互作用。选中存储壁相互作用的额外时间步复选框可自动存储除研究设置中指定的时间步以外的大量额外时间步。

受重力影响的单个弹跳粒子的轨迹在存储额外的时间步时,每次弹跳的精确位置在粒子轨迹图中更加清晰可见。 受重力影响的单个弹跳粒子的轨迹在存储额外的时间步时,每次弹跳的精确位置在粒子轨迹图中更加清晰可见。
受重力影响的单个弹跳粒子的轨迹在存储额外的时间步时,每次弹跳的精确位置在粒子轨迹图中更加清晰可见。

粒子束特征的改进

“粒子束”特征中新增了多个选项,且不再与网格相关。

  • 从相空间椭圆取样中的选项“均匀”已重命名为 KV。此外,相空间分布稍有不同;解在重新计算时可能会有一些小的变化。
  • 从相空间椭圆取样中新增了两个选项:水袋和抛物线。这两个分布函数使相空间的粒子交替加载(参见下文)。
  • 纵向速度分布中新增了以下选项:无、平均、均匀及值列表。“平均”、“均匀”及“值列表”选项可以在每个释放点通过纵向速度分布释放多个粒子。

从相空间椭圆取样中的新增选项

取样选项 方向 速度明细表 直观表示
水袋 直立 Twiss 参数
抛物线 直立 Twiss 参数
水袋 倾斜 Twiss 参数
抛物线 倾斜 Twiss 参数
水袋 直立 椭圆尺寸
抛物线 直立 椭圆尺寸
水袋 倾斜 椭圆尺寸
抛物线 倾斜 椭圆尺寸

湍流分散新选项

更新了将湍流分散项应用于“曳力”特征的选项。湍流分散复选框已改为湍流分散模型列表。除了可复制湍流分散项的离散随机游走模型,您还可以选择离散随机游走,变时间步长,该模型估算涡流寿命并用它来控制在湍流分散项中设置种子的随机数。通常,如果求解器采用的时间步长足够小,则该模型产生的湍流脉动会更准确。还可以选择连续随机游走模型,通过集成朗之万方程计算每个粒子由于湍流分散而产生的速度扰动。

 
管道弯头腐蚀:沉积粒子撞击管道弯头壁。流体中的湍流分散使入射粒子发生扩散。壁上的颜色表示与入射粒子造成的冲蚀磨损率成正比。

液滴释放与破碎模拟的新工具

现在,您可以将粒子作为受外力作用发生破碎的液滴进行模拟。新的“液滴破碎”特征包含两个内置的破碎模型:Kelvin-Helmholtz 模型和 Rayleigh-Taylor 模型,分别对应于液滴破碎形成更小子液滴的两种不同的物理机制。

此外,您还可以使用新的“喷嘴”特征将液滴喷雾释放到模拟域中。您可以直接指定喷雾角度,也可以使用基于 Kelvin-Helmholtz 不稳定性的内置方程。请注意,要添加“喷嘴”特征,首先必须勾选流体流动粒子追踪接口节点中的计算粒子质量启用宏观粒子复选框。

 
交叉流动中的液滴喷雾因液滴破碎和湍流的组合效应而发生分散。

重构了“流体流动粒子追踪”上下文菜单

流体流动粒子追踪接口的上下文菜单已经过重新组织,更具可读性。所有的力现已列入单独的子菜单中。同样,如果您选中计算粒子温度复选框,则所有的热源都会显示在单独的子菜单中。