Particle Tracing Module

Nova aplicação: Separação de glóbulos vermelhos

Essa aplicação examina a separação de glóbulos vermelhos e plaquetas em um canal microfluídico usando dieletroforese. Os diâmetros de glóbulo vermelho e plaqueta são inseridos, assim como a frequência eletromagnética e o potencial aplicado. A eficiência da separação é calculada e há representações visuais das trajetórias das partículas, do potencial elétrico e da velocidade do fluido.

Glóbulos vermelhos e plaquetas são separados pela força dieletroforética. A saída na parte inferior direita da geometria libera somente glóbulos vermelhos, indicando que a amostra é pura o bastante para análise posterior. Glóbulos vermelhos e plaquetas são separados pela força dieletroforética. A saída na parte inferior direita da geometria libera somente glóbulos vermelhos, indicando que a amostra é pura o bastante para análise posterior.

Glóbulos vermelhos e plaquetas são separados pela força dieletroforética. A saída na parte inferior direita da geometria libera somente glóbulos vermelhos, indicando que a amostra é pura o bastante para análise posterior.

Novas interfaces multifísicas para rastreamento de partículas

Os novos acoplamentos multifísicos a seguir foram introduzidos:

  • Interação Elétrica Partícula-Campo: Usa as posições de partículas carregadas para gerar uma densidade de carga espacial, que pode, então, ser incluída em uma interface Eletrostática.
  • Interação Magnética Partícula-Campo: Usa as posições e as velocidades de partículas carregadas para gerar uma densidade de corrente que pode ser incluída em uma interface Campos Magnéticos.
  • Interação Fluido-Partícula: Calcula a força de volume exercida por partículas em um fluido.

Para cada novo acoplamento multifísico, há uma nova interface multifísica que pode ser usada para criar as interfaces físicas necessárias.

  • A interface Interação Partícula-Campo, Não Relativística cria uma interface Eletrostática, uma interface Rastreamento de Partícula Carregada e o acoplamento multifísico Interação Elétrica Partícula-Campo. Use essa interface para modelar feixes de corrente constante de partículas carregadas a velocidades não relativísticas.
  • A interface Interação Partícula-Campo, Relativística cria uma interface Eletrostática, uma interface Rastreamento de Partícula Carregada, uma interface Campos Magnéticos e os acoplamentos multifísicos Interação Elétrica Partícula-Campo e Interação Magnética Partícula-Campo. Use essa interface para modelar feixes de partículas carregadas relativísticas a uma corrente constante, que pode gerar campos magnéticos significativos. Esse acoplamento multifísico também requer o AC/DC Module.
  • A interface Fluid-Particle Interaction cria uma interface Sigle-Phase Flow, uma interface Particle Tracing in Fluids e o acoplamento multifísico Fluid-Particle Interaction. Use essa interface para modelar o fluxo de partículas em um fluido quando a taxa de fluxo em massa for constante.

O modelo de Feixe de Elétrons Divergente Relativístico usa os novos acoplamentos multifísicos, conforme detalhado em uma descrição do modelo mais abaixo na página. O modelo de Feixe de Elétrons Divergente Relativístico usa os novos acoplamentos multifísicos, conforme detalhado em uma descrição do modelo mais abaixo na página.

O modelo de Feixe de Elétrons Divergente Relativístico usa os novos acoplamentos multifísicos, conforme detalhado em uma descrição do modelo mais abaixo na página.

Etapa de estudo de rastreamento de partículas acopladas bidirecionalmente

As novas interfaces multifísicas disponíveis com o Particle Tracing Module são mostradas. Note que a interface Particle Field Interaction, Relativistic (não mostrada) também requer o AC/DC Module.

Colisões inelásticas

O novo nó Colisões pode ser usado para modelar vários tipos diferentes de interações entre partículas carregadas e um gás ambiente. Os subnós a seguir, cada um representando um tipo diferente de interação, podem ser adicionados ao nó Colisões:

  • Elástica * Ligação * Estímulo * Ionização * Definida pelo Usuário

Cada um dos subnós do nó Colisões se baseia em um modelo de dispersão Monte Carlo, em que cada partícula recebe uma probabilidade de sofrer uma colisão com base na frequência de colisão e no tamanho do intervalo de tempo.

O nó Colisões substitui o recurso de Força de Colisão Elástica. Esse modelo de fricção, uma força determinística previamente acessada por meio do recurso de Força de Colisão Elástica, pode ser acessado usando um nó Força de Fricção dedicado.

Novo recurso da versão para feixes de partículas

O novo nó Feixe de Partícula pode ser usado para liberar feixes de partículas carregadas especificando os parâmetros de emitância e Twiss do feixe, com uma distribuição elíptica ou gaussiana no espaço de fases. Além disso, novas variáveis globais permitem que quantidades, como a emitância do feixe, sejam visualizadas facilmente durante o pós-processamento dos resultados.

Lente magnética: Partículas são liberadas em um feixe com uma distribuição bigaussiana simétrica (parte superior, à esquerda). A hiperemitância do feixe é representada ao longo da trajetória nominal (parte inferior, à esquerda). Um mapa de Poincaré mostra as posições das partículas em várias seções transversais, cada uma indicada por uma cor diferente (à direita). Lente magnética: Partículas são liberadas em um feixe com uma distribuição bigaussiana simétrica (parte superior, à esquerda). A hiperemitância do feixe é representada ao longo da trajetória nominal (parte inferior, à esquerda). Um mapa de Poincaré mostra as posições das partículas em várias seções transversais, cada uma indicada por uma cor diferente (à direita).

Lente magnética: Partículas são liberadas em um feixe com uma distribuição bigaussiana simétrica (parte superior, à esquerda). A hiperemitância do feixe é representada ao longo da trajetória nominal (parte inferior, à esquerda). Um mapa de Poincaré mostra as posições das partículas em várias seções transversais, cada uma indicada por uma cor diferente (à direita).

Emissão Limitada de Carga Espacial

Um nó multifísico dedicado à emissão limitada de carga espacial de partículas, a partir de uma superfície, agora está disponível. A emissão limitada de carga espacial de elétrons ocorre quando qualquer aumento posterior na corrente de partículas emitidas geraria densidade suficientemente alta de carga espacial para repelir as partículas de volta à superfície de onde foram liberadas. O nó Emissão Limitada de Carga Espacial e o nó Interação Elétrica Partícula-Campo podem ser usados em conjunto para determinar a corrente limitada de carga espacial. Um novo tutorial, chamado Parâmetro de Comparação da Lei de Child, foi adicionado à Biblioteca de Aplicações (consulte a captura de tela) para demonstrar esse efeito.

Acumuladores aprimorados

Os recursos de Acumulador no nível do domínio não requerem mais etapas manuais pequenas; na maioria dos casos, as variáveis acumuladas agora podem ser calculadas com precisão usando as configurações padrão do solucionador. Como consequência, muitos modelos que usam os nós Acumulador em domínios agora são calculados dez vezes mais rapidamente, se não mais, com precisão aprimorada. Novas opções também estão disponíveis para determinar como a variável acumulada é interpolada quando partículas cruzam muitos elementos da malha em um único intervalo de tempo.

Liberação de partículas a partir de um arquivo de texto

Agora é possível inicializar posições e velocidades de partículas usando os dados de um arquivo de texto importado pelo nó Liberação a Partir de um Arquivo de Texto.

O nó Release From Grid agora pode ser usado para liberar partículas em combinações específicas de coordenadas ou todas as combinações de coordenadas. Na liberação de partículas, é possível selecionar um tipo de Grade: Todas as combinações ou Combinações específicas. Esse recurso possibilita um controle mais refinado das posições iniciais das partículas, possibilitando a liberação de partículas em locais que não sejam uma grade retangular.

Na liberação de partículas com uma distribuição esférica, hemisférica, cônica ou maxwelliana, é possível decidir liberá-las com uma distribuição de velocidade determinística ou usando uma amostragem aleatória dessa distribuição.

Comparação entre amostragens determinísticas e aleatórias de uma liberação cônica de partículas. Comparação entre amostragens determinísticas e aleatórias de uma liberação cônica de partículas.

Comparação entre amostragens determinísticas e aleatórias de uma liberação cônica de partículas.

Novas configurações de força de interação partícula-partícula

Uma nova opção integrada de força de Particle-Particle Interaction está disponível: Força elástica linear. Selecionar a opção de aplicar um comprimento de corte para qualquer força de interação partícula-partícula definirá a força como zero quando as partículas estiverem suficientemente distantes umas das outras.

Combinações específicas de liberação de partículas a partir de uma grade

Novas opções de amostragem a partir de distribuições de velocidade

Novo Tutorial: Feixe de Elétrons Divergente Relativístico

Quando a propagação de feixes de partículas carregadas a altas correntes e velocidades relativísticas é modelada, a carga espacial e a corrente do feixe geram forças elétricas e magnéticas significativas, que tendem a expandir e a concentrar o feixe, respectivamente. A interface Rastreamento de Partícula Carregada usa um procedimento iterativo para calcular com eficácia as trajetórias de partículas fortemente acopladas e os campos elétricos e magnéticos de um feixe operando em corrente constante. Um estudo de refinamento da malha confirma que a solução concorda com a expressão analítica para o formato de um envelope de feixes relativístico.

Um feixe de elétrons relativísticos é liberado na cintura e começa a divergir. O campo elétrico (vermelho) e o campo magnético (azul) do feixe são representados ao longo de sua trajetória. Um feixe de elétrons relativísticos é liberado na cintura e começa a divergir. O campo elétrico (vermelho) e o campo magnético (azul) do feixe são representados ao longo de sua trajetória.

Um feixe de elétrons relativísticos é liberado na cintura e começa a divergir. O campo elétrico (vermelho) e o campo magnético (azul) do feixe são representados ao longo de sua trajetória.

Novo Tutorial: Parâmetro de Comparação da Lei de Child

A emissão limitada de carga espacial é um fenômeno que restringe a corrente de partículas carregadas que podem ser liberadas a partir de uma superfície. À medida que a corrente de elétrons liberados pelo cátodo aumenta, também aumenta a magnitude da densidade de carga espacial nos arredores imediatos do cátodo. Essa distribuição de densidade da carga exerce uma força elétrica nos elétrons emitidos, direcionada ao cátodo. A corrente limitada de carga espacial é a corrente máxima que pode ser liberada de forma que as partículas emitidas não sejam repelidas de volta ao cátodo.

Nesse exemplo, a corrente limitada de carga espacial em um díodo a vácuo plano-paralelo é calculada usando o nó Emissão Limitada de Carga Espacial. A distribuição e a corrente resultantes do potencial elétrico são comparadas à solução analítica oferecida pela Lei de Child. A densidade da corrente é calculada usando um estudo, chamado Bidirectionally Coupled Particle Tracing (Rastreamento de Partículas Acopladas Bidirecionalmente), que estabelece um acoplamento bidirecional entre as trajetórias das partículas e o potencial elétrico.