COMSOL Multiphysics^® 6.4 发布亮点

COMSOL Multiphysics^® 6.4 版本为“CFD 模块”的用户带来了多项功能增强，包括改进的瞬态湍流预测功能、更精确的近壁湍流处理，以及化学反应流的高保真仿真能力。欢迎阅读以下内容，进一步了解这些更新。

尺度自适应非定常湍流模拟

湍流，SST 接口现通过在湍流模型中引入卡门长度尺度，实现对尺度自适应模拟 (SAS) 的支持。新方法能够解析更宽广的湍流尺度范围，提供高精度的流场细节，并适用于多种多物理场场景，例如，流–固耦合、反应流、非等温流动以及流致噪声等，可以带来更精确且更具深度的仿真结果。

采用 Q 准则（表示涡量平方与应变率平方之差的等值面）呈现的串联圆柱构型上的非定常流动。

椭圆混合 R-ε 湍流模型：改进的近壁处理

通过将近壁区域的压应变相关表达式和湍流黏性耗散率表达式与本体表达式融合，新的湍流，椭圆混合 R-ε 湍流模型能够在不影响其他区域流动行为的前提下，精确计算壁面附近的雷诺应力。

湍流，椭圆混合 R-ε 接口的设置窗口，显示了四种可用的雷诺应力扩散模型。

基于 LES 的反应流分析

全新的反应流 特征基于大涡模拟 (LES)，显著提升了湍流反应系统建模仿真的精度。通过将 LES 与化学、化学物质传递 及流体传热 接口相耦合，可以精确捕捉气体和液体中混合、传热及化学反应的复杂相互作用，并综合考虑反应热、焓扩散和质量通量，其中通过基于残差的 LES 仿真进一步提升了热量与质量传递的预测精度。结合温度相关的流体和化学属性，可实现浓度分布、反应速率和温度场的高保真模拟。无论是催化反应器研究还是复杂混合过程分析，基于 LES 的反应流模型都能揭示传统湍流模型难以捕捉的关键细节。

采用将 LES 与物质传递及传热相耦合的 非等温反应流特征计算的产物浓度分布。反应物通过垂直管道进入系统，与从矩形导管左侧进入的另一流体发生反应。

旋转坐标系特征：旋转域的替代方案

全新的旋转坐标系 特征可相对于稳态或瞬态旋转坐标系表达流体流动方程，在无需添加额外方程的情况下，为旋转域提供了一种高效、低成本的替代方案。此外，还提供了使用约化压力公式或在离心力中引入静水压力近似的选项，进一步扩展了建模灵活性。

本例使用新的 旋转坐标系特征模拟离心分离器以 9550 rpm 转速旋转时的流线和压力分布。

旋转机械中高马赫数流动的代数湍流模型

L-VEL 和代数 y+ 湍流模型现已支持模拟旋转机械中的高马赫数流动。这些代数模型主要用于为更高级的湍流模型生成优化的初始条件，以改善收敛性，并为瞬态仿真（如涡轮机分析）提供更理想的起点。

设置窗口中显示的 代数 y+ 湍流模型，可以通过相关选项切换至 L-VEL 湍流模型。图形窗口显示两片旋转叶片周围平面内的流动流线，并以颜色表示马赫数。

CGNS 流场数据导入与气动声学

新版本通过多项重要新特征显著提升了气动声学与对流声学的仿真效率。现在，用户可以使用全新的 CFD 数据 (CGNS) 功能，配合新增的导入流体流动 接口，将以 CGNS 文件格式存储的 CFD 数据导入 COMSOL Multiphysics^®。这种组合方式可确保数据被完整导入并精准映射至计算网格。此外，新接口还可无缝集成至现有的背景流体流动耦合 与气动声学流动源 多物理场耦合及映射研究，实现更高效的一体化仿真分析。

带声衬发动机短舱的声辐射分布。

周期性条件

达西定律 和理查兹方程 接口中新增了周期性条件 特征，便于用户轻松地对两个或多个边界之间的流动施加周期性约束。此外，用户还可以通过直接指定压力突变或指定质量流的方式，在源边界与目标边界之间建立压差。这些周期性条件通常用于模拟代表性体积单元，并计算用于均质多孔介质的有效属性。

本例使用新的 周期性条件特征计算由周期性排列球体构成的多孔介质的渗透率。

自由和多孔介质流动耦合的“压力突变”选项

自由和多孔介质流动耦合 新增了一个用于包含自由–多孔边界处压力突变的选项，可用于模拟多种场景，例如，由多孔间隔材料支撑的半透膜处的渗透压，或多相流中由毛细压力引起的压力突变。

本例使用 自由和多孔介质流动耦合中新增的 包含自由–多孔边界上的压力突变复选框模拟海水淡化装置中半透薄膜的渗透压。

浓度梯度驱动的马兰戈尼效应

在模拟微流体装置与工艺时，自由表面 和流体–流体界面 特征现已支持经典的浓度梯度驱动马兰戈尼效应，可用于模拟表面张力驱动的流动现象，例如，“酒泪”效应。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics^® 6.4 版本为“CFD 模块”新增了以下教学案例。

搅拌反应釜中的抗体–药物偶联物生产*

使用湍流反应流模拟配备四叶片搅拌器的反应釜生物反应器，通过等值面和等值线展示了合成过程中生成的偶联抗体浓度分布。

“案例库”标题：
stirred_tank_adc_production
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*需要“化学反应工程模块”

反渗透海水淡化

反渗透装置中膜表面的浓度分布。本模型描述了由螺旋缠绕半透膜构成的反渗透海水淡化装置，水在高压驱动下穿透膜层，膜层可截留盐分，在渗透侧产生淡水，并在浓缩侧得到高盐度盐水。

“案例库”标题：
reverse_osmosis_desalination
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轴向旋转管道与旋转射流湍流

旋转射流中的流线。本例使用 湍流，SSG–LRR 接口，分析轴向旋转管道内充分发展的湍流，以及从轴向旋转管道排出的旋转射流。

“案例库”标题：
rotating_pipe_swirling_jet
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展向旋转湍流槽道流

使用 湍流，椭圆混合 R–ε 接口分析展向旋转流道内充分发展的湍流。受科里奥利力对湍流的影响，在中等转速下流动变量分布出现偏斜，如图中的速度和压力分布所示。

“案例库”标题：
rotating_turbulent_channel
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