计算流体力学 (CFD) 博客文章
借助 CFD 建模防止空气感染
医疗相关感染 (HAI, Healthcare-associated infections) 正影响着全球数百万人。HAI 最常见的原因是和源头直接接触，另外空气中传播的细菌也可能造成感染。为预防空气感染，让医院的洁净室更加安全放心，设计出有效的通风系统便是一个重点。有效的通风设计还能降低能耗，节约成本，带来额外收益。卓越设计的第一步是 CFD 建模。
模拟板球运动中的旋转式投球
板球是世界上第二受欢迎的运动，但人们也把它看作一项艺术。除了击球手用于保护他们的三柱门并得分的各项技能，旨在将击球手淘汰出局的各种投球方法更是综合了多种物理因素。本篇博客将分析其中的一种旋转投球技巧。
计算质量和能量守恒的方法
拟有没有想过如何计算流体流动仿真的质量守恒，或共轭传热模拟的能量平衡？如果是，请继续阅读 >>
模拟流体减震器中的粘性耗散热
流体减震器有着广泛的应用，从稳固摩天大楼到控制微流体装置中流体的流动均有涉及。通过一个称为粘性耗散热的过程，减震器将机械能消散为热能。热量过多会损坏减震器，因此在优化流体减震器的设计时，充分理解粘性耗散热的过程非常重要。
创建可用于优化搅拌器设计的 App 简介
COMSOL Multiphysics® 软件 5.0 版本为用户带来了仿真 App 创建功能，用户可以选择从零开始创建，或者基于“案例库”的演示 App 进行创建。今天，我们将介绍一款可用于分析与优化搅拌器设计，及其针对特定流体的操作状况的 App 。示例 App 对搅拌釜式反应器进行了建模与仿真，这种装置常用于精细化工、制药、食品和消费品行业的反应器。
模拟硅基片上的 UHV/CVD 及硅生长
化学气相沉积 (CVD) 能够生产出兼具高质量、高纯度及高强度等优点的材料，因此在半导体行业非常受欢迎。超高真空化学气相沉积 (UHV/CVD) 涉及相当复杂的设备和极高的温度。为了能在提高效率的同时更好地控制成本，工程师们可以对这一复杂工艺进行模拟。本篇博客中，我们将以硅基片的生长为例进行说明。
如何计算升力和阻力？
在流体流动仿真中，评估流体作用在固体上的力通常很重要，例如作用在汽车或机翼上的升力和阻力。通过计算这些体力，工程师可以量化设计的效率和空气动力学性能。今天，我们将讨论在 COMSOL Multiphysics 中计算升力和阻力的不同方法。
热式质量流量传感器的行为描述
经过多年的发展，传感器技术现在能够更精确地测量流体流动行为。热式质量流量传感器就是这样一类设备。该仪器设计简单、操作方便，而且精度极高，因此很受人们的重视。剑桥大学的研究团队使用 COMSOL Multiphysics 设计了一款热流量传感器三维模型，用于分析这一流动仪零部件中的动力学。
使用布辛涅斯克近似模拟自然对流
今天，我们将比较的 布辛涅斯克近似 与完整 纳维-斯托克斯方程 在自然对流问题中的应用。本文介绍了如何在 COMSOL Multiphysics 软件中实现布辛涅斯克近似，以及使用布辛涅斯克近似的潜在优势。 应用示例：方形空腔中的自然对流 在下面的示例中，我们将使用一个耦合了纳维-斯托克斯方程和传热方程的模型来模拟带有加热壁的方形空腔中的自然对流。空腔左壁和右壁的温度分别为 293K 和 294K；顶壁和底壁是隔热的；流体是空气，侧面的长度为 10cm。 我们将使用此模型比较三种不同建模方法的计算成本： 求解完整的纳维-斯托克斯方程（方法1） \rho \left( \frac{\partial \mathbf{u}} {\partial t} + \mathbf{u} \cdot \nabla \mathbf{u} \right) = -\nabla p + \nabla \cdot ( \mu (\nabla \mathbf{u} + (\nabla \mathbf{u})^{T}) -\frac{2}{3} \mu (\nabla \cdot \mathbf{u})\mathbf{I}) + \rho \mathbf{g} 用压力变换求解完整的纳维-斯托克斯方程（方法2） \rho \left( \frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t} + \mathbf{u} \cdot \nabla \mathbf{u}\right) = -\nabla P + \nabla \cdot ( \mu (\nabla \mathbf{u} + (\nabla \mathbf{u})^{T})- \frac{2} {3}\mu (\nabla \cdot […]
借助 Ahmed 体研究流过汽车的气流
由化石燃料的燃烧带来的环境问题日益严峻，汽车制造商们因此向市场推出了更多的节能汽车。燃料消耗的一个重要因素是汽车的气动曳力。然而由于汽车形状复杂，所以对其进行建模极具挑战性，很难定量地计算其受到的气动阻力。Ahmed 体是一个在汽车工业广泛地用于验证仿真工具的基准模型，它的形状简单，易于建模，而且还保持了汽车的几何特征。
圆喷射燃烧器中的合成气燃烧
本篇博客中，我们将使用反应流接口和固体传热接口分析圆喷射燃烧器中合成气的燃烧，并对比从基准模型中获取的结果与实验结果。
酒泪与马兰戈尼效应
让我们向玻璃杯中倒入一些葡萄酒。别着急喝，先来做个科学实验。端起玻璃杯，您会看到沿杯壁滑落的泪滴。这些酒泪是由马兰戈尼效应造成，它是一种由两种流体的接触面间的表面张力梯度造成的传质现象。
模拟注塑成型冷却过程
如果您正在开车，可不是发现方向盘是否存在缺陷的最好时机，这也是为什么在制造过程中要格外小心的原因。在生产过程中，对注塑模具冷却的仔细控制可以帮助保证我们生产出合格的产品。本文中我们使用‘非等温管流’接口和‘固体传热’接口，研究了聚氨酯汽车方向盘注塑模具的冷却过程。
介电泳分离
电泳是一种通过电场来控制电中性粒子的运动的现象。了解如何在直流和交流电场中模拟这种效应。
水冷分析确保新鲜农产品安全
是不是正在担心您西红柿上的细菌？来自 COMSOL 2014 用户年会波士顿站的研究显示了细菌是如何在水冷处理中渗入食物的，以及如何避免摄入这些细菌。
通过仿真优化啤酒的酿造
家庭酿酒包含两方面，一是酿造技术，一是工程技术。有些人想改善某个啤酒配方、有些想克隆自己最喜欢的啤酒，还有些单纯好奇啤酒到底是怎么酿造的，出于这些原因，很多啤酒爱好者们开始在家自己酿酒。酿了几次酒之后，我发现从工程学的角度来看，酿造啤酒也是一项很有挑战性的活动。
使用仿真技术优化连铸工艺
为了优化连铸的炼钢工艺，SMS conast 的研究人员选择了仿真。结果怎样?台湾的一家炼钢厂每年减少二氧化碳排放量约 4 万吨。
利用基于方程的建模理解交通拥堵
我们都曾因为堵车而感到无聊和沮丧。通常，交通堵塞的出现或消失都没有明显原因。我们利用气体动力学类比法，同时使用 COMSOL Multiphysics 基于方程的建模功能模拟了交通流，希望能更好地了解为什么会出现交通堵塞。
棒球投球背后的物理学
职业棒球投手们可以在投球时使它向左、向右、向下，甚至向上（有点类似）运动，以使球避开对面的击球手。这背后的物理学就可以通过马格努斯效应解释。
采用声悬浮技术精准制药
制造药品时需要无污染的空间，因此科学家尝试了许多创新的方法来改进相关工艺。在阿贡国家实验室（Argonne National Lab），曾希望能够创建一种可以在稀薄空气中漂浮和旋转化学化合物的设备并予以实现。这种设备可以非常精确地控制所需的每种化学药品的量，并将外部杂质破坏结果的风险降到最低。 声音如何举升物体 阿贡国家实验室（Argonne）的研究人员使用多物理场仿真和试错原型制作来提升声学悬浮装置的效率。当我们需要移动对象时，声音可能不是我们通常可以采用的工具。那么，如何利用声音在实验室环境中使物体漂浮或悬浮？答案在于以正确的方式组合力即可产生提升力。 当声音振动通过空气等介质传播时，所产生的压缩是可测且真实的。通过组合声泳力、重力和阻力等压力，不仅足以提升液体药物之类的材料，而且还可以根据操作员的需要对药物进行定位、旋转和移动。 声学悬浮器的换能器之间的波所产生的压力袋会在粒子尺度上产生较大的提升力。 结晶之前旋转药滴 通过使液滴保持稳定旋转，在药物保持液态和无定形状态下，研究人员能够使其进行化学反应。这是创造一个安全、稳定的环境使药物正确合成的关键所在。 声学悬浮装置的几何建模 声学悬浮装置中的每种材料和尺寸都会影响该设备，包括是否按照最终设计进行正常工作，以及是否能根据使用它的科学家的需求进行精细调整。 该设备的几何形状包括两个小型压电传感器，它们像喇叭一样竖立在产生药物的工作区域的上方和下方，如下图所示。 声学悬浮器的波型由位于平坦相对的换能器上的高斯形状泡沫控制。 设计中最重要的部分可能是由聚苯乙烯制成，并覆盖每个换能器端部的高斯形状的泡沫，这种泡沫可以消除所需范围之外的声波，能作为滤波器来维持均匀、明确的驻波。 Argonne的团队耦合使用了COMSOL Multiphysics® 中的“声学模块”、“ CFD模块”和“粒子追踪模块”对声学悬浮器进行了建模。通过仿真，他们能够缩小声场的形状和浮动液滴的位置。 上图仿真结果显示，在T = 0.75秒时，颗粒形成了液滴。左侧显示了仿真中预期的粒子分布，右侧显示了液滴的实际分布的照片。 使用声学悬浮装置生产更安全、更精确的药物 声悬浮技术的发展以及能控制越来越精细的化学反应的能力，使药物科学界的成员扩展了其研究领域，未来也许会发现更多能够挽救生命的新药。 扩展阅读 了解有关通过声悬浮技术实现飘浮更多信息。
风力涡轮机引起的海洋变化
将风力涡轮机放在海上的一个好处是什么？不能被听到它们的噪声! 还有更好方法吗？近海的大风发生得更有规律，使能源生产更有效!
电气设备的对流冷却仿真
在集群计算的帮助下，我们与 BLOCK transformoren 一起对电感器件的对流冷却进行了建模，以获得最佳性能。
马格努斯效应和世界杯比赛用球
贝克汉姆和马拉多纳用球鞋内侧踢出的弧线，以及埃德尔、内林霍，罗伯托·卡洛斯用球鞋外侧踢出的弧线，都是马格努斯效应 的结果。该效应以其发现者科学家马格努斯命名，在 19 世纪 50 年代，马格努斯首次在实验室中观察到了这种现象。马格努斯效应解释了同时旋转和前进的球所受到的侧向力。这里，我们用它来分析 FIFA 世界杯比赛用球。
地热能：利用地热实现冬暖夏凉
利用地热调节室内温度具有成本低、可持续使用的特点。本文为地热能系列的第三篇博客文章，我们将详细探讨埋管集热器。由于对埋管集热器的热性能已做了准确预测，并且考虑了管道布置与局部热性质，因此“管道流模块”非常适合模拟这种集热器。