如何使用COMSOL®计算流模型中的停留时间

在设计和建模设备（例如化学反应器）时，用于表征系统的数量之一是停留时间。该计算与流场的计算分开，可以使用粒子跟踪模块进行。让我们了解更多…

计算停留时间和其他因素

假设我们正在建模一个小流单元，类似于生物传感器。我们从流体动力学分析开始，计算一组障碍物周围的水流。在这种情况下，我们可以将问题简化为二维计算模型，如下图所示。

反应器中的障碍物周围的水流图像。

一旦计算出流场，我们还想绘制和计算以下内容：

• 停留时间分布函数
• 累积分布函数
• 平均停留时间
• 方差

为了解决这些数量，最方便的是使用拉格朗日公式来追踪计算粒子，因为它与流体移动，而不是使用Eulerian配方用于解决流场。因此，以及可用于方便评估粒子跟踪结果的内置功能，我们将使用该功能来解决此问题粒子跟踪模块。

在comsol®软件中使用粒子跟踪功能

在此学习中心文章中涵盖了粒子追踪模块跟踪流场的流线并沿着这些流线进行集成。沿流线集成并提取粒子统计。除了这些方法外，还有其他技术来簿记流程中的粒子，如先前的博客文章中所述，“在comsolMultiphysics®中计数粒子的不同方法“。

流动的流线，沿着沿流动的粒子到达该点的时间。

上面显示的结果可视化计算粒子沿流线所追踪的时间。在下面的图中显示了出口的停留时间分布和累积分布。还可以提取标量值，例如平均停留时间和差异，如学习中心文章上文提到的。

停留时间分布图（左）和累积分布（右）。

闭幕致辞

在这里，我们只追踪了流场的流线，但是粒子跟踪模块的功能具有广泛的应用程序来增强流场的分析。顾名思义，当我们要考虑流中的实际粒子时，它特别有用，在这种情况下，我们还可以包括：

• 粒子惯性
• 粒径的分布
• 在运输过程中更改尺寸/质量
• 使用移动粒子解决的任意额外的管理ODE
• 粒子的力
  • 拖
  • 动荡的分散
  • 电梯
  • 重力
  • 离心
  • 电的
  • 介电性
  • 磁的
  • 磁托
  • 布朗（分子扩散）
  • 嗜热
  • 声学
  • 粒子 - 粒子相互作用
• 耦合流体粒子相互作用

有关可用其他配方的概述，请参阅此之前关于流体粒子跟踪的博客文章。

下一步

通过单击下面的按钮，了解有关粒子跟踪模块中的专业功能和功能的更多信息。