产品:粒子跟踪模块
产品:粒子跟踪模块
用粒子追踪模块分析粒子的行为
通过粒子跟踪扩展comsol环境的功能
粒子跟踪模块扩展了Comsol环境的功能,用于计算流体或电磁场中颗粒的轨迹,包括粒子粒子,流体粒子和粒子场相互作用。您可以将任何特定于应用的模块与用于计算驱动粒子运动的字段的粒子跟踪模块无缝相结合。颗粒可以具有质量或无质量。该运动受古典力学的牛顿,拉格朗日式或哈密顿式的配方管辖。边界条件可以施加在几何壁上的颗粒上,以使颗粒冻结,粘合,弹跳,消失或反射弥漫性。还可以指定用户定义的壁条件,其中碰撞后粒子速度通常是传入粒子速度和壁正常矢量的函数。当传入的粒子撞击壁时,释放的次级颗粒可以包括在内。次级颗粒的数量及其速度分布函数可以是主要粒子速度和壁几何形状的函数。颗粒也可以根据任意表达或粘性概率粘在墙上。可以将其他因变量添加到模型中,该变量允许您计算粒子质量,温度或自旋等数量。
根据基础网格,可以在边界和域上释放粒子,如网格所定义或根据任意表达式所定义。可以专门描述颗粒如何与磁场相互作用的广泛预定力。然后,您可以添加由合适表达式定义的任意力。也可以对粒子和磁场之间的双向相互作用进行建模(粒子场相互作用),以及彼此之间粒子的相互作用(粒子粒子相互作用)。
动画
附加图像:
强大的处理工具
强大的处理工具可实现计算粒子轨迹的复杂可视化。粒子轨迹可以用点,彗星尾巴,箭头,线,管或丝带来表示。可以在图形用户界面(GUI)中直接创建和查看动画或导出到文件。粒子轨迹可以用任意表达式颜色,这些表达式可以取决于两者的粒子,磁场或任何组合。如果模拟许多粒子的轨迹,则可以根据逻辑表达式过滤特定的粒子轨迹。粒子的群体行为可以投影到较低的维度上,并使用庞加莱地图或相肖像可视化。也可以在粒子上执行操作,以计算和绘制所有粒子上一定数量的最大,最小值,平均或积分。粒子轨迹数据本身可以评估并写入结果表或导出到文件。您可以使用1D或2D直方图方便地可视化粒子的速度和能量分布。
电场和磁场中的带电颗粒
带电的颗粒,例如电子,单个离子或小离子簇,受电场和磁场中的三个主要力的影响:
- 电力是由于电势的梯度或由于时变磁向量电位而产生的。负电荷的颗粒朝着与电场相反的方向移动,并且电荷正向电场移动的颗粒与电场相同的方向移动。电力确实在这些颗粒上起作用。
- 磁力在带电颗粒上无效,但可以显着改变其轨迹。磁力通常会导致带有带电颗粒的“香蕉”轨道,从而导致它们在磁场线周围绕具有与质量成正比的磁场线绕。
- 碰撞力,当带电的颗粒与背景气体碰撞时发生。背景压力越高,碰撞力越重要。
如果带电物种的数量密度小于10131/m3,可以忽略颗粒对场的影响。这使您可以独立于粒子轨迹计算字段。然后,这些磁场用于计算颗粒上的电,磁性和碰撞力。可以在自己的研究中计算粒子轨迹的事实可以使用有效且计算便宜的迭代求解器。
解决粒子追踪
对于每个粒子,为位置向量的每个组件求解一个普通的微分方程。这意味着为3D中的每个粒子求解了三个普通微分方程,而在2D中求解了两个。在每个时间步骤中,作用在每个粒子上的力都从当前粒子位置的计算场查询。如果模型中包括粒子粒子相互作用力,则将它们添加到总力中。然后更新粒子位置,然后重复该过程,直到达到模拟的指定结束时间为止。由于粒子跟踪模块使用非常通用的计算来计算粒子轨迹,因此粒子追踪界面可用于模拟电磁场中充电的粒子运动,大型行星和银河系运动以及层状,湍流和两相中的粒子运动流体系统。
研究流体中的粒子跟踪
显微镜和宏观大小的颗粒的运动通常由作用在浸入液体中的颗粒上的阻力支配。系统中有两个阶段:一个离散相,由气泡,颗粒或液滴组成,以及浸入颗粒的连续相。为了使粒子跟踪方法有效,系统应为稀释或分散流。这意味着离散相的体积分数应比连续相的体积分数小得多(通常小于1%)。当颗粒的体积分数不小时,流体系统被归类为致密流,您必须采用不同的建模方法。重要的是要意识到,使用粒子跟踪方法,粒子不会取代它们所占据的流体。
在稀疏的流动中,连续相影响颗粒的运动,但反之亦然。这通常称为“单向耦合”。在对这样的系统进行建模时,通常最有效地解决连续相,然后计算分散相的轨迹。
在稀释流中,连续相影响颗粒的运动,而粒子运动反过来又破坏了连续相。这通常称为“双向耦合”。为了对此效果进行建模,您必须同时计算连续阶段并分散相位。因此,建模稀释流量时,计算需求明显高于建模稀疏流时。
粒子跟踪模块
产品功能
- 带电的粒子跟踪界面到电气和磁场中的离子和电子轨迹,包括与背景气体的弹性碰撞
- 粒子跟踪流体流动界面,以模拟流体中微观和宏观颗粒的运动
- 数学粒子跟踪界面,该界面可在解决的方程式上完全自由
- 无质量,牛顿,拉格朗日和哈密顿配方
- 预定力以促进模型设置
- 电的
- 磁的
- 碰撞
- 电梯
- 拖
- 布朗人
- 嗜热
- 重力
- 声学
- 介电性
- 磁托
- 用户定义的力
- 旋转帧的虚拟力
- 粒子场相互作用
- 粒子粒子相互作用
- 基于某些逻辑表达的粒子速度矢量重新初始化允许通用蒙特卡洛建模
- 粒子释放机制
- 基于网格的,每个网格元素都会释放特定数量的粒子
- 在给定边界上粒子的均匀分布
- 基于表达式,允许在特定位置的颗粒密度更大
- 网格
- 电子的热发射
- 边界条件
- 冻结
- 戳
- 弹跳
- 消失
- 一般反思
- 弥漫性散射
- 周期性条件
- 对称
- 次级排放
- 粘性概率
- 后期处理
- 粒子轨迹图(线,管,点和彗星尾巴)
- 带有任意表达式的颜色轨迹
- 滤光片绘制
- 动画
- 庞加莱的部分和地图
- 阶段肖像
- 计算所有颗粒上的最大,最小值,平均值和积分
- 将粒子数据写入表
- 导出粒子数据
- 1D和2D直方图
- 传输概率
- 添加辅助依赖性变量以计算颗粒质量,自旋等。
- 与移动网格完全兼容
应用区域
- 质谱
- 梁物理
- 布朗运动
- 离子光学元件
- 离子迁移率光谱法
- 流体流量可视化
- 喷雾
- 气溶胶动力学
- 搅拌机
- 次级排放
- 分离和过滤
- 离子能量分布函数可视化
- 听觉噬菌体
- 古典力学
电子束发散由于自我潜力
层流静态粒子混合设计器
布朗运动
旋转星系
分子流经RF耦合器
层状静态搅拌机中的粒子轨迹
在静态搅拌机(也称为一动或在线混合器)中,将流体通过含有固定叶片的管道泵送。这种混合技术特别适合于层流混合,因为它在该流程度中仅产生少量压力损失。该示例研究了扭曲的叶片静态搅拌机中的流动。它评估...
充电交换单元格模拟器
Einzel镜头
Einzel镜头是一种用于聚焦带电颗粒梁的静电装置。它可以在阴极射线管,离子束和电子束实验以及离子推进系统中找到。该特定模型由三个轴向排列的圆柱体组成。外圆柱体接地,中间的圆柱体保持在固定...
离子回旋体运动
血小板与红细胞的介电性分离
当将力施加在介电颗粒上时,发生介电的电泳(DEP),因为它受到了不均匀的电场。DEP在用于生物传感器,诊断,颗粒操纵和过滤(分类),粒子组装等的生物医学设备领域中有许多应用。DEP力对大小敏感,...
每个业务和每个模拟都需要不同。
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