粒子跟踪模块更新

对于粒子跟踪模块的用户,comsol多物理学®版本5.3a带来了一种新的无效碰撞方法,用于碰撞粒子,随机颗粒释放时间和新的基准教程模型。在下面的粒子跟踪模块中浏览所有新功能和功能。

空碰撞法

碰撞功能带电的粒子跟踪现在,界面支持一种用于蒙特卡洛建模的无效碰撞方法,该方法是对离子,电子或分子与稀释气体的相互作用的建模。NULL碰撞方法能够在求解器采取的单个时间步中为每个粒子的多个碰撞建模。它还具有有限的功能来说明时间步骤内碰撞频率的变化。该方法为能量颗粒的模拟提供了最大的好处,其速度比背景气体的热速度大得多。


来自离子漂移速度基准教程模型的图。 不同手动时间步长的离子漂移速度基准模型的相对误差。在此示例中,零碰撞方法始终是更准确的碰撞检测算法,但是对于大时间步长而言,差异最为明显。 不同手动时间步长的离子漂移速度基准模型的相对误差。在此示例中,零碰撞方法始终是更准确的碰撞检测算法,但是对于大时间步长而言,差异最为明显。

随机颗粒释放时间

除了指定粒子释放时间列表外,您现在还可以选择粒子释放时间的均匀,正常或对数正态分布,该分布可以是随机或确定性的。例如,正态分布允许更接近平均释放时间的释放更多的颗粒,而在时间值远离平均释放时间的时间值则更少。



颗粒在入口的随机位置释放,以使释放时间正常。颜色表示平均释放时间的时间(红色颗粒更接近平均释放时间,而蓝色颗粒远离平均值)。如预期的那样,更多的颗粒接近平均释放时间。

重复使用消失的颗粒以进行继发发射

在具有二次粒子发射的模型中,您现在可以回收研究中早期消失的颗粒的自由度。这可以节省大量的内存,其中粒子在快速连续的过程中多次产生粒子并消灭了很多次。

更灵活的周期性电力和磁力

现在,您可以定义周期性但不谐波的电力和磁力。在设置中电力或者磁力节点,选择周期性来自场的时间依赖性列表。使用此新功能,如果您在一个周期内运行瞬态模拟来计算电场或磁场,则可以在任意多个时期内轻松地在场中的粒子跟踪颗粒。


CCP离子能量分布函数教程模型的图。

在血浆模拟中,电势通常是周期性的,但不是时间谐波。以上是教程CCP离子能量分布函数的潜力,该函数需要等离子体模块,也需要比较的时间谐波潜力。周期性电力和磁力的新设置与此类通用周期性场更兼容。

在血浆模拟中,电势通常是周期性的,但不是时间谐波。以上是教程CCP离子能量分布函数的潜力,该函数需要等离子体模块,也需要比较的时间谐波潜力。周期性电力和磁力的新设置与此类通用周期性场更兼容。

应用程序库路径:
plasma_module/cacacitivery_coupled_plasmas/ccp_ion_energy_distribution_function_function_function

边界的粒子速度的热分布

现在,您可以通过基于壁温度的热分布对粒子速度释放粒子或重新定位粒子速度。与其他可用的颗粒壁相互作用(例如弥漫性或镜面反射)不同,新的热重新排放边界条件从分布中采样粒子速度,而不仅仅是速度矢量的方向。

此功能的两个变体可用。使用热速度分布,可与进口特征,以​​从分布中释放出颗粒速度。或者,使用热重新排放壁条件以模拟在边界上吸附的分子,然后根据表面温度立即以不同的速度重新进入域。


分子的动画被吸附在表面上。

基于圆柱形和六边形坐标的基于网格的释放

现在,您可以在使用时从圆柱形或六边形网格中释放粒子从网格释放特征。您可以控制圆柱分布的中心和方向,不同的径向位置的数量以及角度的数量。

三个基于圆柱网格的分布。

可以指定基于圆柱网格的分布,并在网格点的环(左)之间均匀缝隙,缩放到近似均匀的空间数密度(中间)或用户定义的Radii(右)。

可以指定基于圆柱网格的分布,并在网格点的环(左)之间均匀缝隙,缩放到近似均匀的空间数密度(中间)或用户定义的Radii(右)。
三个基于六边形网格的分布。

从左到右:包含两个,五个和十个戒指的六边形网格。

从左到右:包含两个,五个和十个戒指的六边形网格。

新基准模型:湍流通道流中的粒子分散

该教程模型展示了粒子通过湍流流动流动时发生的一些现象。流体速度是使用雷诺平均的Navier-Stokes(RANS)模型计算的,因此,流动的单个涡流未明确建模。要将这样的流场与粒子跟踪模拟相结合,并且仍然解释了湍流分散体,则使用连续的随机步行(CRW)模型。CRW模型基于流体的湍流动能和湍流耗散速率,将颗粒上的阻力在随机方向上引起。

此示例显示了壁区域中的不均匀,各向同性湍流如何影响颗粒运动。足够高的惯性的颗粒倾向于群靠近墙壁,因为它们在流动中的不同涡流之间交叉。为了显示粒子惯性如何影响通道下游粒子的分布,参数扫描是在六个不同的stokes数值上运行的。将结果与已发表文献的直接数值模拟(DNS)数据进行比较。

来自湍流通道流基准模型中粒子分散的六个直方图。

粒子位置在粘性单元中的直方图。y的较小值+对应于靠近通道壁的位置。

粒子位置在粘性单元中的直方图。y的较小值+对应于靠近通道壁的位置。

应用程序库路径:
粒子_tracing_module/fluid_flow/flow_channel_turbulent_dispersion