粒子追踪模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.5 版本针对“粒子追踪模块”的用户,在流体流动颗粒跟踪 接口中添加了新的虚拟质量力和压力梯度力,改进了声泳力功能,并引入了更多方法来释放具有大小分布的粒子。请阅读以下内容,进一步了解“粒子追踪模块”的新特征。

耦合场实现更快的粒子追踪

在 5.5 版本中,某些粒子追踪模型的运行速度与之前的版本相比将明显加快,尤其是当施加在粒子上的力基于已求解的研究中的结果时,计算时间将显著减少。典型的例子包括:使用静电 接口对电力进行建模,或使用层流 接口对流体速度场建模。当耦合到一个使用非常精细的网格计算的场时,其加速效果尤其明显。

下面是一些“案例库”示例,与之前的版本相比,它们在求解粒子轨迹时的速度有了明显的提升:

虚拟质量力和压力梯度力

当您在流体流动颗粒跟踪 接口中包含曳力 时,现在可以使用相关选项添加两个新的力贡献:虚拟质量力和压力梯度力。虚拟质量项(有时称为附加质量项)表示流体在占据运动颗粒留下的空白空间时的加速度,这使颗粒的惯性质量看起来大于其实际质量。当颗粒密度与周围流体密度相当或颗粒密度更小时,这两种力最为明显。

选中复选框的“曳力”设置,以便在模型中包含虚拟质量力和压力梯度力。 曳力设置窗口,其中通过复选框将虚拟质量力和压力梯度力包含在内。

使用这一新功能的“案例库”示例如下:

声泳力功能改进

声泳力 特征已重命名为声泳辐射力。此特征包含新的力表达式,由于其中考虑了声压场中粒子周围形成的黏性边界层和热边界层,因此更加精确。现在,您可以指定粒子是固态还是液态;然后,可以选择一个热力学损耗模型理想黏滞热黏性

粒子大小分布

在 COMSOL Multiphysics® 5.5 版本中,流体流动颗粒跟踪 接口添加了一个新选项,用于指定粒子大小分布 (PSD)。您可以按直径分布释放颗粒,就像以前按质量分布释放颗粒一样。此外,在根据对数正态分布进行释放时,还可以选择输入的平均值和标准差的类型。

“流体流动颗粒跟踪”接口的设置,其中显示粒子大小分布选项。 颗粒可以具有均匀大小,您也可以从分布中对质量或直径进行采样。

预览栅格释放位置

现在,当您使用从栅格释放 特征从点栅格释放粒子时,可以在图形 窗口中预览粒子的初始位置。在设置 窗口的初始坐标 栏中,单击预览初始坐标 按钮可以查看作为点栅格显示的粒子初始坐标。单击预览初始范围 按钮可以查看初始坐标的空间范围(显示为边界框)。通过这些按钮,您可以在运行研究之前检查粒子的初始位置。

此外,当您右键单击研究 节点并单击获取初始值 时,可以预览所有释放类型的粒子初始位置和速度。

COMSOL Multiphysics 模型 UI,其中的初始粒子坐标显示为点栅格。 单击 预览初始坐标按钮后的 图形窗口。
COMSOL Multiphysics 模型 UI,其中初始粒子坐标的空间范围显示为一个边界框。 单击 预览初始范围按钮后的 图形窗口。

各向同性散射壁条件

现在,您可以选择各向同性散射 作为粒子击中