COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



Particle Tracing Module Updates



COMSOL Multiphysics® 버전 5.3a는 Particle Tracing Module사용자를 위해 입자 충돌을 위한 새로운 널(null) 충돌 방법, 무작위 입자 방출 시간, 새로운 벤치마크 튜토리얼을 제공합니다. 아래에서 Particle Tracing Module의 모든 새로운 기능을 찾아보십시오.

Null Collision Method


Charged Particle Tracing 인터페이스의 Collisions기능은 이제 희박 가스의 분자 또는 전자, 이온 사이의 상호 작용에 대한 Monte Carlo모델링을 위한 널 충돌 방법을 지원합니다. 널 충돌 방법은 단일 time step taken by the solver 에서 각 입자에 대한 다중 충돌을 모델링 할 수 있습니다. 또한 시간 단계 내에서 충돌 빈도의 변동을 계산 하기 위한 제한된 성능을 가집니다. 이 방법은 배경 가스의 열 속도 보다 훨씬 빠른 속도의 에너지 입자 시뮬레이션에서 가장 큰 이점을 제공합니다.

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다른 수동 시간간격 크기에 대한 이온 표류 속도 벤치마크 모델의 상대 오차. 이 예에서 널 충돌 방법은 일관되게 더 정확한 충돌감지 알고리즘 이지만 차이는 큰 시간 간격에서 가장 두드러집니다.

다른 수동 시간간격 크기에 대한 이온 표류 속도 벤치마크 모델의 상대 오차. 이 예에서 널 충돌 방법은 일관되게 더 정확한 충돌감지 알고리즘 이지만 차이는 큰 시간 간격에서 가장 두드러집니다.


Random Particle Release Times

입자 방출 시간의 목록을 지정하는 것 외에도, 무작위 또는 정해진 입자 방출 시간의 균일, 정규, 또는 로그 정규 분포를 선택할 수 있습니다. 예를 들어 정규분포를 사용하면 평균 방출 시간에 가까울수록 입자가 더 많이 방출되고 평균 방출 시간에서 멀어지면 입자가 더 작게 방출됩니다.

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Reuse Disappeared Particles for Secondary Emission


이차 입자 방출 모델에서, 연구 초기에 사라진 입자의 자유도를 재활용할 수 있습니다. 이렇게 하면 입자가 빠르게 생성되고, 여러 번 소멸되는 모델에서 상당한 양의 메모리를 절약할 수 있습니다.

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More Flexible Periodic Electric and Magnetic Forces

시간 고조파는 정의할 수 없지만, 이제 주기적인 전기력 및 자기력을 정의할 수 있습니다. Electric Force 또는 Magnetic Force 노드의 설정에서 Time dependence of field 목록에서 Periodic을 선택합니다. 이 새로운 기능으로, 전기 또는 자기장을 계산하기 위해 과도 시뮬레이션을 한 주기에 걸쳐 수행 하면, 복잡한 여러 주기의 필드에서 입자를 쉽게 추적 할 수 있습니다.

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플라즈마 시뮬레이션에서 전위는 종종 주기적 이지만, 시간 고조파는 아닙니다. 위의 내용은 CCP Ion Energy Distribution Function(Plasma Module모듈 필요) 튜토리얼의 전위와 비교를 위한 시간 고조파 전위입니다. 주기적인 전기 및 자기력을 위한 새로운 설정은 이러한 일반적인 주기 필드에 더 적합 합니다.

플라즈마 시뮬레이션에서 전위는 종종 주기적 이지만, 시간 고조파는 아닙니다. 위의 내용은 CCP Ion Energy Distribution Function(Plasma Module모듈 필요) 튜토리얼의 전위와 비교를 위한 시간 고조파 전위입니다. 주기적인 전기 및 자기력을 위한 새로운 설정은 이러한 일반적인 주기 필드에 더 적합 합니다.

Application Library path:

Plasma_Module/Capacitively_Coupled_Plasmas/ccp_ion_energy_distribution_function

Thermal Distribution of Particle Velocities from Boundaries

이제 벽 온도를 기반으로 한 열 분포로부터 속도를 샘플링하여 입자를 방출 하거나 경계에서 입자 속도를 다시 초기화할 수 있습니다. 확산 또는 정반사와 같은, 다른 사용 가능한 입자-벽 상호작용과 달리, 새로운 Thermal Re-Emission경계 조건은 속도 벡터의 방향뿐만 아니라 분포로부터 입자 속도를 샘플링 합니다.

이 기능의 두 가지 변형을 사용할 수 있습니다. 분포로부터 방출되는 입자 속도를 샘플링 하려면 Inlet기능과 함께 사용 가능한 Thermal velocity distribution을 사용합니다. 또는 경계에서 흡수된 다음, 표면 온도에 기반한 서로 다른 속도로 재 방출 되는 분자를 모델링 하기 위해Thermal Re-Emission 벽 조건을 사용합니다.

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Grid-Based Release with Cylindrical and Hexapolar Coordinates

Release from Grid기능을 사용할 때 원통형 또는 6극 격자의 점으로부터 입자를 방출 할 수 있습니다. 원통형 분포의 중심과 방향, 다른 반경 위치의 수, 그리고 각도 수를 제어할 수 있습니다.

원통형 격자 기반 분포는 균일한 격자 점의 고리 간격(왼쪽), 공간에서 균일한 수의 밀도로 근접 하도록 조정된(중간), 또는 사용자 정의 반지름(오른쪽).

원통형 격자 기반 분포는 균일한 격자 점의 고리 간격(왼쪽), 공간에서 균일한 수의 밀도로 근접 하도록 조정된(중간), 또는 사용자 정의 반지름(오른쪽).


왼쪽에서 오른쪽으로:  2, 5, 그리고 10개의 점의 고리를 포함하는 6극 격자

왼쪽에서 오른쪽으로: 2, 5, 그리고 10개의 점의 고리를 포함하는 6극 격자


New Benchmark Model: Particle Dispersion in a Turbulent Channel Flow

이 튜토리얼 모델은 입자가 난류채널을 통과하여 이동할 때 발생하는 몇 가지 현상을 보여 줍니다. 유체 속도는 Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)모델을 사용하여 계산되며, 결과적으로 흐름 각각의 소용돌이가 명시적으로 모델링 되지 않습니다. 이러한 유동장을 입자 추적 시뮬레이션과 결합하고, 난류 분산을 계산하기 위해CRW(Continuous Random Walk)모델이 사용됩니다. CRW모델은 난류 운동 에너지 및 난류 소산율을 기반으로 하여 임의의 방향으로 입자 항력을 교란합니다.

이 예제는 벽 영역의 불균일, 등방성 난류가 입자 운동에 어떻게 영향을 미치는지 보여줍니다. 충분히 높은 관성의 입자는 흐름에서 서로 다른 소용돌이 사이를 건널 수 있는 능력 때문에 벽에 밀집되는 경향이 있습니다. 입자 관성이 채널 하류의 입자 분포에 어떻게 영향을 미치는지 보여주기 위해 파라미터 스윕으로 서로 다른 6가지 스톡스 수 값에 대해 실행 됩니다. 결과는 발표된 논문의 직접 수치 시뮬레이션 데이터(DNS)와 비교됩니다.

점성 단위에서 입자 위치의 히스토그램. Y+값이 작을수록 채널 벽에 가까운 위치에 해당한다.

점성 단위에서 입자 위치의 히스토그램. Y+값이 작을수록 채널 벽에 가까운 위치에 해당한다.

Application Library path:

Particle_Tracing_Module/Fluid_Flow/flow_channel_turbulent_dispersion