如何使用COMSOL®计算流量模型中的居住时间188金宝搏优惠

2021年6月1日

在设计和建模诸如化学反应器的设备时,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完成。让我们了解更多...

计算停留时间和其他因素

让我们假设我们正在建模一个小型流动单元,类似于a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,我们可以将问题减少到二维计算模型,如下面的图像所示。

反应器中稳态层流模型。
水流动的图像在障碍物附近在反应堆。

一旦计算了流场,我们也想要绘制并计算以下内容:

  • 停留时间分配功能
  • 累积分布函数
  • 平均停留时间
  • 方差

要解决这些数量,使用拉格朗日配方追踪计算粒子的数量是最方便的,因为它随着流体移动而不是使用欧拉方案用于解决流场。出于这个原因,以及可用于方便地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追踪模块

使用COMSOL®软件中的粒子跟踪功能188金宝搏优惠

使用粒子跟踪模块来追踪流场的流线,并沿着这些流线集成,在该学习中心文章中涵盖沿着流线集成并提取粒子统计数据。除了这些方法之外,还有额外的技术来挂记流中的粒子,如之前的博客文章中所述,“在COMSOLMultiPhysics®中计算粒子的不同方式188金宝搏优惠“。

可视化反应器中流动的流线。
流动的流线,当时沿着流程追踪的粒子呈现,以达到该点的时间。

如上所示的结果可视化沿着流线追踪的计算粒子的时间。出口的停留时间分布和累积分布在下面的图中示出。另外可以提取诸如平均停留时间和方差的标量值,如下所述学习中心文章上文提到的。

绘图展示停留时间分布(左)和累积分布(右)。
停留时间分布(左)和累积分布(右)的曲线。

结束语

在这里,我们只追溯了流场的流线,但粒子描绘模块的功能具有广泛的应用,用于增强流场的分析。当我们想考虑流动中的实际粒子时,它的名字暗示,这是特别有用的,在这种情况下,我们还可以包括以下效果:

  • 粒子惯量
  • 粒径的分布
  • 在运输过程中改变大小/质量
  • 随着移动颗粒解决的任意额外的控制杂物
  • 粒子
    • 湍流分散
    • 电梯
    • 重力
    • 离心
    • 电的
    • 介电器
    • 磁的
    • 磁影子
    • 布朗(分子扩散)
    • 蒸发剂
    • 散瞳
    • 粒子粒子相互作用
  • 耦合流体颗粒相互作用

有关可用的其他配方的概述,请参阅此前在粒子追踪的博客帖子在流体追踪

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用功能和功能的更多信息。


评论(7)

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Alan Collier
Alan Collier
2021年6月9日

用于测量停留时间分布的传统方法是在T = 0处注射示踪脉冲并将出口浓度作为时间的函数测量。看到这种方法的比较将是有趣的。
在相关问题 - 在出口流上有一个方便的方法,例如,在这种情况下从出口浓度和流速产生累积停留时间分布?

沃尔特弗雷
沃尔特弗雷
2021年6月9日 188金宝搏优惠COMSOL员工

你好艾伦,
是的,这是一种替代方法,但是一个大的缺点是解决时间将依赖于Peclet号码。(高Peclet号码将导致更长的解决时间。)粒子跟踪方法将更快,并且还使数据提取和统计数据更加简单。

华莱士黄
华莱士黄
7月15日,2021年

亲爱的沃尔特先生,
谢谢你的良好指导。我一直从你的博客中学到了很多东西。
关于粒子描绘模块,您是否曾经历过类似的问题,如“已经从模拟中移除了一些粒子,因为已经达到了一个时间步骤内的墙壁交互的最大数量。”
当在模拟中选择反弹条件时,颗粒在与墙壁接触后消失。
你能分享你关于如何解决这一问题的建议吗?谢谢!

arvind bairwa.
arvind bairwa.
10月1日,2021年

你好沃尔特弗里,

我计算圆柱体阵列的拖动系数(120缸)。
我正在使用这个表达式,
SUM(-REACF(U)* 2,x,1,120)/(spf.rho * u_mean ^ 2 * d)
这表示从1到120圆柱的拖曳力求和,具有“u_mean”速度和'd'直径。但是,它似乎并没有工作。你能否在这个表达式中提出更正?

谢谢

沃尔特弗雷
沃尔特弗雷
10月1日,2021年 188金宝搏优惠COMSOL员工

你好arvind,
看:https://www.188金宝搏优惠comsol.com/blogs/how-do-i-compute-lift-and-drag/

豪尔赫·贝尔戈耶
豪尔赫·贝尔戈耶
3月31日,2022年

我无法将停留时间链接到粒子。他们似乎不会积累时间作为流体通道的行程。是否可以以版本5.3可查看的格式释放COMSOL文件?188金宝搏优惠

沃尔特弗雷
沃尔特弗雷
3月31日,2022年 188金宝搏优惠COMSOL员工

你好豪尔赫,
我们确实鼓励您升级到最新版本6.0版,有许多显着的增强功能:https://www.188金宝搏优惠comsol.com/release/6.0.

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