Atualizações do Particle Tracing Module

Para usuários do Particle Tracing Module, a versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® traz uma nova formulação, melhorias no gráfico das trajetórias das partículas, novas opções de dispersão turbulenta e muito mais. Veja abaixo mais detalhes sobre as atualizações do Particle Tracing Module.

Formulação Newtoniana de Primeira Ordem

A formulaçãoNewtonian, first order foi adicionada à lista Formulation da janela de configurações de todas as interfaces físicas Particle Tracing. Enquanto a formulação newtoniana define equações de segunda ordem para os componentes de cada vetor de posição cada partícula, a formulação newtoniana de primeira ordem define equações de primeira ordem acopladas para os componentes de velocidade e posição de partícula.

A formulação newtoniana de primeira ordem suporta os mesmos recursos de física que a formulação de segunda ordem, mas é mais fácil de ser combinada com os métodos explícitos de passo temporal. Quando a formulação newtoniana de primeira ordem é escolhida, o método padrão para passos temporais é um método Runge-Kutta de alta ordem, em vez do método implícito de segunda ordem, proporcionando desempenho melhorado em certos problemas não-rígidos.

Melhorias no Gráfico de Trajetórias da Partícula

Agora é possível armazenar automaticamente as trajetórias das partículas em passos temporais adicionais que estão próximos dos tempos de interação partícula-superfície. Geralmente, esses tempos adicionais são selecionados automaticamente para ficarem próximos dos tempos nos quais partículas interagem com contornos, representando com maior precisão as colisões partícula-superfície durante o pós-processamento. Selecione Store extra time steps for wall interactions para armazenar automaticamente um número de passos temporais adicionais, além dos passos que estão especificados nas configurações do estudo.

A trajetória de uma única partícula em movimento sob influência da gravidade; ao armazenar passos temporais adicionais, a posição exata de cada salto é muito mais clara e visível no gráfico Particle Trajectories. A trajetória de uma única partícula em movimento sob influência da gravidade; ao armazenar passos temporais adicionais, a posição exata de cada salto é muito mais clara e visível no gráfico Particle Trajectories.
A trajetória de uma única partícula em movimento sob influência da gravidade; ao armazenar passos temporais adicionais, a posição exata de cada salto é muito mais clara e visível no gráfico Particle Trajectories.

Melhorias no Feixe de Partículas

O recurso Particle Beam contém muitas novas opções e não é mais dependente da malha.

  • A opção Sampling from phase space ellipse, Uniform, foi renomeada para KV. Além disso, a distribuição no espaço de fases está ligeiramente diferente; algumas pequenas mudanças na solução poderão aparecer ao recalcular a solução.
  • Duas novas opções para Sampling from phase space ellipse estão disponíveis: Waterbag e Parabolic. Essas funções de distribuição oferecem carregamento alternativo de partículas no espaço de fases (veja abaixo).
  • Novas opções estão disponíveis para a Longitudinal velocity distribution: None, Normal, Uniform e List of values. As opções Normal, Uniform, e List of values podem liberar múltiplas partículas com uma distribuição de velocidades longitudinais em cada ponto de liberação.

Novas opções para Sampling from phase space ellipse

Opção de amostragem Orientação Especificação da velocidade Representação visual
Waterbag Perpendicular Parâmetros de Twiss
Parabólica Perpendicular Parâmetros de Twiss
Waterbag Não perpendicular Parâmetros de Twiss
Parabólica Não perpendicular Parâmetros de Twiss
Waterbag Perpendicular Dimensões da curva
Parabólica Perpendicular Dimensões da curva
Waterbag Não perpendicular Dimensões da curva
Parabólica Não perpendicular Dimensões da curva

Novas Opções Para Dispersão Turbulenta

A opção para aplicar um termo de dispersão turbulenta ao recurso Drag Force foi aprimorada. A caixa de seleção Turbulent dispersion foi substituída pela lista Turbulent dispersion model. Adicionalmente ao modelo Discrete random walk, que replica o termo de dispersão turbulenta, é possível selecionar Discrete random walk, variable time step, que calcula o tempo de vida do redemoinho e usa a estimativa para controlar a distribuição aleatória dos números no termo de dispersão turbulenta. Geralmente, isso resulta em flutuações turbulentas mais precisas se o passo temporal dado pelo solver for suficientemente pequeno. Também é possível selecionar o modelo Continuous random walk para calcular a perturbação da velocidade de cada partícula, devido à dispersão turbulenta, através da integração de uma equação de Langevin.

 
Erosão em joelhos: Partículas de sedimentos colidem contra a superfície do cotovelo de um tubo. As partículas incidentes são espalhadas devido à dispersão turbulenta do fluido. A cor nas superfícies é proporcional ao índice de desgaste erosivo devido às partículas incidentes.

Novas Ferramentas Para Modelagem da Liberação e Fragmentação de Gotículas Líquidas

Agora é possível modelar partículas como gotículas líquidas que podem ser fragmentadas como resultado de forças externas. O novo recurso Droplet Breakup inclui dois modelos predefinidos de fragmentação — Kelvin-Helmholtz e Rayleigh-Taylor — que correspondem a dois mecanismos físicos diferentes para a fragmentação de gotículas líquidas em gotículas menores.

Além disso, é possível usar o novo recurso Nozzle para liberar um jato de gotículas líquidas no domínio da modelagem. Pode-se especificar o ângulo do jato diretamente ou usar uma equação predefinida, baseada nas instabilidades de Kelvin-Helmholtz. Observe que para adicionar o recurso Nozzle, é preciso antes marcar as caixas de seleção Compute particle mass e Enable macroparticles no nó da interface Particle Tracing for Fluid Flow.

 
Um spray de gotículas em um escoamento de fundo se dispersa devidos aos efeitos combinados da fragmentação das gotículas e turbulência.

Menu Contextual Reestruturado Para Rastreamento de Partículas em Escoamento de Fluidos

O menu contextual da interface Particle Tracing for Fluid Flow foi reorganizado para melhorar a legibilidade. Todas as forças agora estão no submenu Forces. Da mesma forma, se for marcado Compute particle temperature, todas as fontes de calor serão incluídas em um submenu separado Thermal.