COMSOL Multiphysics^® 6.3 Release Highlights

Für Nutzer des Particle Tracing Module bietet COMSOL Multiphysics^® Version 6.3 Verbesserungen bei der Simulation von Teilchenbewegungen in rotierenden Bezugssystemen, einschließlich der Kompatibilität mit Lösungen für rotierende Gebiete und erweiterten Optionen zur Definition benutzerdefinierter Teilchenkollisionen. Hier erfahren Sie mehr über diese Updates.

Verbesserungen beim Feature Rotating Frame

Es wurden neue Variablen eingeführt, um bei Verwendung des Features Rotating Frame die Position und Geschwindigkeit von Teilchen im (Labor-)Inertialsystem zu speichern. Mit diesen Variablen können Sie Koordinaten in Abhängigkeit vom Inertialsystem angeben, wodurch die Definition von Wechselwirkungen zwischen Teilchen und Feldern vereinfacht wird. Darüber hinaus wurde die Visualisierung von Partikeltrajektorien im Inertialsystem verbessert. Bisher stellte das Feature Rotating Frame nur Variablen für die Position und Geschwindigkeit von Teilchen relativ zum rotierenden Bezugssystem bereit.

Darüber hinaus wurde die Kompatibilität des Features Rotating Frame mit mehreren anderen Physik-Features erheblich erweitert. Die Genauigkeit der Berechnung der externen Kräfte sowie der fiktiven Kräften, die mit dem Feature Rotating Frame einhergehen, wurde ebenfalls verbessert. Diese Verbesserungen sind im neuen Tutorial-Modell Tubular Centrifuge zu sehen.

Kompatibilität von Lösungen für Frozen Rotor mit Teilchenverfolgung in rotierenden Gebieten

Das neue Kontrollkästchen Map velocity from stationary mesh to moving mesh ermöglicht die direkte Verwendung der auf einem stationären Netz definierten Geschwindigkeitsfelder in einem Studienschritt Time Dependent mit einem Particle Tracing Interface und einem Feature Rotating Domain. Diese Option ist für die Features Drag Force, Lift Force, Kelvin-Helmholtz Breakup Model, Collisions und Friction Force verfügbar.

Dies ist nützlich, wenn etwa der Studienschritt Frozen Rotor verwendet wird, um die Geschwindigkeit des Fluids in einem rotierenden Gebiet mit einfacher Geometrie zu berechnen. In solchen Fällen, in denen das auf dem stationären Netz definierte Geschwindigkeitsfeld (Frozen Rotor-Lösung) eine gute Annäherung an die Geschwindigkeit im räumlichen Rahmen darstellt, wird durch Aktivieren dieses Kontrollkästchens vermieden, dass die Felder auf einem sich bewegenden Netz gelöst werden müssen. Sehen Sie sich diese Ergänzung im neuen Tutorial-Modell Tubular Centrifuge an.

Verbesserte benutzerdefinierte Kollisionen

Im Interface Charged Particle Tracing unterstützt das Subfeature User Defined unter dem Feature Collisions jetzt eine viel größere Bandbreite an Kollisionen. Es ist jetzt möglich zu wählen, ob das Primärteilchen in die Produkte nach der Kollision einbezogen werden soll. In früheren Versionen war nur die Einbeziehung einer Art von Sekundärteilchen erlaubt, aber in Version 6.3 ist es jetzt möglich, mehrere verschiedene Sekundärteilchenarten einzubeziehen. Dies wird durch Hinzufügen eines neuen Knotens Species Properties als Subfeature zum Knoten User Defined erreicht. Darüber hinaus sind die Einstellungen zur Steuerung der Freisetzung von Sekundärteilchen nun im Knoten Species Properties enthalten. Es können mehrere Instanzen des Knotens Species Properties hinzugefügt werden, um die verschiedenen Sekundärspezies zu berücksichtigen.

Steuerung der Zufälligkeit in den Features für die Teilchenfreisetzung

Es ist jetzt möglich, die Zufallszahlengeneratoren zu steuern, die von jedem Teilchenfreisetzungsfeature verwendet werden. Die Optionen Arguments for random number generation sind jetzt in den Einstellungen des Particle Tracing Interface verfügbar, das den Seed für den Zufallszahlengenerator steuert. Der Seed für den Zufallszahlengenerator wird intern festgelegt und ist bei Auswahl der Option Generate unique arguments fest, wodurch gewährleistet wird, dass die Anfangsbedingungen der Teilchen bei jeder Lösung des Modells identisch sind.

Wenn die Option Generate random arguments ausgewählt ist, wird der Seed zufällig während der Laufzeit bestimmt, wodurch die Anfangsbedingungen wirklich zufällig und damit ideal für Monte-Carlo-Simulationen sind. Die Option User Defined ermöglicht die direkte Steuerung des Seeds. Bei Auswahl dieser Option wird im Fenster Settings der Freisetzungsfeatures ein neues Textfeld Additional input arguments for random number generator angezeigt. Der angegebene Wert wird für den Seed des mit diesem Freisetzungsfeature verknüpften Zufallszahlengenerators verwendet.

Die Zufallszahlengeneratoren können zur Steuerung der Anfangspositionen, Geschwindigkeiten, Freisetzungszeiten und Anfangswerte der abhängigen Hilfsvariablen in allen Particle Tracing Interfaces verwendet werden. Darüber hinaus können im Interface Particle Tracing for Fluid Flow auch die Verteilungen der Partikelmassen oder -durchmesser durch die Zufallszahlengeneratoren beeinflusst werden.

Initialisierung der Teilchengeschwindigkeit unter Verwendung von Impuls oder kinetischer Energie

In Version 6.3 ist es nun möglich, die Partikelgeschwindigkeit durch Angabe des Partikelimpulses zu initialisieren. Sie können die Vektorkomponenten oder die Größe des Impulses angeben und die Vektorrichtung mithilfe der Verteilungen Constant speed, spherical; Constant speed, hemispherical; Constant speed, cone oder Constant speed, Lambertian abtasten. Alle diese Verteilungen sind nun auch verfügbar, wenn die Geschwindigkeit mithilfe der kinetischen Energie initialisiert wird.

Die folgenden Tutorial-Modelle veranschaulichen dieses neue Feature:

• ion_range_benchmark
• trapped_protons
• ion_drift_velocity_benchmark
• ion_funnel
• turbomolecular_pump
• rf_coupler
• s_bend_benchmark
• ccp_ion_energy_distribution_function

Neue Optionen zur Auswahl von Partikelgruppen

Bei den Features Accumulator, Number Density Calculation, Particle Counter und Velocity Reinitialization ist es jetzt möglich, Berechnungen nur für eine Gruppe von Partikeln durchzuführen. Partikel können entweder nach Freisetzungsfeatures oder nach Partikeleigenschaften gruppiert werden. Mit dem Feature Number Density Calculation kann so etwa die Anzahldichte aller Partikel, der von einem bestimmten Freisetzungsfeature freigesetzten Partikel oder der Partikel mit einer bestimmten Reihe von Eigenschaften berechnet werden.

Ebenso kann das Feature Particle Counter verwendet werden, um nur Partikel mit bestimmten Eigenschaften zu zählen, die sich in einer Gruppe ausgewählter Gebiete oder an einer Gruppe ausgewählter Ränder befinden. Sehen Sie sich diese neuen Optionen im Tutorial-Modell Tubular Centrifuge an.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics^® Version 6.3 enthält zwei neue Tutorial-Modelle für das Particle Tracing Module.