分子流模塊的案例
基于COMSOL軟件的分子流模塊模擬一腔道內低溫吸附結構對單一組分稀薄氣體分子的的抽吸作用 ￥1000
腔體內顆粒粒子追蹤He氣體分子的運動，如圖3所示。由圖可知，最終在吸附壁面上吸附了一定數量的氣體分子顆粒。
圖1 幾何模型
圖2 數密度分布
圖3 He氣體分子顆粒的運動分布
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如何在 COMSOL 中進行粒子計數
App 庫示例
分子流模塊 > 標準案例 > s 彎標準案例
COMSOL Multiphysics 粒子計數器特征
粒子計數器是一個域或邊界特征，可以提供有關從指定特征釋放并到達一組選定域或表面的粒子信息。這些量可以是透射率、電流和質量流率。粒子計數器特征的設定非常簡單。釋放特征可以設為釋放或全部。您可以在模型中增加粒子計數器特征，無需重新求解就能訪問這些變量。您只需選擇研究 > 更新解，就能自動生成新的變量，并能即時用于計算。
每個粒子計數器都可以得到以下表達式。注意：該范圍不同于粒子統計繪圖組中提供的變量，如第一節所示。
<phys>.<feature>.rL— 包含粒子的邏輯表達式；可以用于粒子軌跡繪圖的過濾器節點，支持只顯示連接源端與目標端的粒子。
<phys>.<feature>.Nsel — 選定的粒子總數；計算在粒子計數器對應的一組域或邊界內由特定特征釋放的粒子總數。
<phys>.<feature>.Nfin,— 最終到達粒子計數器的粒子數量（最終求解時間內粒子計數器選定的粒子數）。
<phys>.<feature>.alpha — 透射率（粒子計數器選定的粒子數除以由釋放特征釋放的粒子數）。
當釋放特征為粒子束時（帶電粒子追蹤接口的專業釋放特征） ，還將針對連接計數器與粒子束的粒子生成附加變量，包括平均束位置、速度和動能。
App 庫示例
粒子追蹤模塊 > 帶電粒子追蹤 > 敏感性高分辨率離子微探針
粒子追蹤模塊 > 教程 > 布朗運動
粒子追蹤模塊 > 流體流動 > 層流混合器
COMSOL Multiphysics 中的粒子計數功能總結
COMSOL 提供了三種方式來統計域和邊界中的粒子數。
展開 基于Forcite模塊的分子動力學研究藥劑與礦物相互作用實例
基于Forcite模塊的分子動力學研究藥劑與礦物相互作用實例（一）
關鍵詞：相互作用 MS Forcite 分子動力學 徑向分布 筆名：楊過
Forcite模塊是分子動力學計算的主要模塊，研究范圍廣，可以對多種周期性體系進行計算分析，在礦物分選領域中主要是計算分析藥劑與礦物相互作用，在不同計算參數條件下可以實現藥劑與礦物相互作用模型的預測與分析，從而得到表面相互作用機理。
因此，本文主要講述運用Forcite模塊對藥劑與礦物相互作用計算過程分析。選取氯化膽堿-丙二酸（1:2）作為藥劑，礦物選取氧化鋅，對其進行模型搭建與計算。
首先將計算表面能得到的氧化鋅（001）面完全解理面進行擴胞，建立6×6×4超胞模型，并運用Castep模塊進行優化計算，然后通過Build layers將優化好的氯化膽堿-丙二酸（1:2）添加到已經擴胞優化好的氧化鋅（001）超胞表面，并添加一定的真空層厚度避免周期性邊界條件下力場的重復干擾。對搭建得到的模型進行幾何結構優化，通過不斷優化確定了最優的力場參數為CompassⅡ，選擇Forcefield assigned電荷分布方法，Smart優化計算方法。進行分子動力學計算時選擇NVT系綜，溫度控制選擇NHL，求解牛頓運動方程應用Velocity Verlet 算法，靜電力描述選擇Ewald 方法，范德華作用力求解選擇Atom-based 方法，截斷半徑為9.5 Å。總模擬時間為 1500 ps，每一步驟時間為 1 fs，總的模擬步驟為 1500000，最終得到穩定的相互作用體系并對其相互作用機理進行計算分析。
展開 基于MS的forcite模塊模擬水分子在云母表面吸附行為
Forcite Plus 是一款分子力學和分子動力學模擬程序。它可以對分子、表面或三維周期性材料體系進行快速的能量計算、幾何優化以及各種熱力學條件下的動力學模擬研究，可以分析材料體系的各種結構參數、熱力學性質、力學性質、動力學性質以及統計學性質。主要應用于有機、無機小分子、有機金屬絡合物、 高分子聚合物、納米及多孔材料、部分金屬、金屬氧化物晶體及晶體表界面結構的研究。
Forcite Plus的主要功能
能量計算 吸附熱，表面能等結構優化 優化原子坐標和晶胞參數，支持原子笛卡爾坐標和晶胞參數的限定，可以添加外應力（等靜壓）模擬淬火 將動力學模擬和結構優化相結合，輔助掃描勢能面，尋找最優的分子構象、吸附構象等 。
模擬退火 基于不同溫度點的動力學模擬，實現體系的反復升、降溫過程，輔助掃描勢能面，尋找最優的分子構象、吸附構象等
水分子與云母（mica_2d）建模優化過程
首先在晶體庫中導入云母分子并且利用Amorphous Cell模塊建立密度為1g/cm3的水分子晶格常數和云母分子設為一致，以便之后進行接合建模。
展開 
利用MS的CASTEP模塊模擬Pd(110)表面CO分子的吸附
圖8 CO在Pd(110)面的(2 x 1)晶胞
現在使CO分子彼此翹起。為簡化這一操作，把處于y=0.5的CO分子標記為A，y=0.0的CO分子標記為B。
選擇B分子中的碳原子。在Properties Explorer中，打開XYZ屬性，把X的值減去0.6。
對B分子中的O原子重復這一操作，但是把X值減去1.2。
現在對分子A重復上述操作。
選擇A分子中的碳原子。在Properties Explorer中，打開XYZ屬性，把X值加上0.6。
對A分子中的O原子重復此操作，但是把X值加上1.2。
沿著分子的z軸方向看起來如下圖所示。
圖9 翹起后沿z方向的結構
然而，你應該注意到了Pd-C和C-O鍵長已經從初始值發生了改變。
選擇A分子中的碳原子，使用Properties Explorer，把FractionalXYZ 屬性中的Z改為0.369。對B分子重復這一操作。
這將修正Pd-C鍵長，也可以使用Measure/Change工具來修正C-O鍵長。
在工具欄上點擊與Measure/Change工具旁的選項箭頭，選擇Distance，點擊分子A的C-O鍵。在Properties Explorer內，把Filter改為Distance。把Distance屬性改為1.15?。對分子B重復這一操作。
現在重新計算系統的對稱性。
在工具欄上選擇Find Symmetry工具，點擊Find Symmetry按鈕，然后點擊Impose Symmetry按鈕。
對稱性為PMA2。在原胞中Pd表面的CO分子由3個變為2個?，F在已經準備好優化系統的幾何形狀了。
從工具欄選擇CASTEP工具，然后選擇Calculation。
對本計算而言，需要改變k-points grid parameters設置，以便與前面計算得到的能量進行對比。
展開 基于MS的forcite模塊進行抑制劑浮選煤泥分子動力學模擬
本文主要講述抑制劑和煤泥及其雜質相互作用的分子動力學模擬。
首先通過Visualizer對抑制劑糊精進行模型搭建，由于糊精為淀粉加熱分解的中間產物，故分子結構與淀粉分子結構一致，均由葡萄糖分子聚合而成。因此，模擬糊精結構為葡萄糖的聚合物。
同時，將搭建好的糊精模型用Dmol3進行優化計算，計算參數選擇GGA廣義梯度近似和PBE泛函方法，在計算精度為Fine的基礎上選擇DNP 4.4基組，體系總能量收斂值取 1.0×10-5Ha，最大內應力為0.002 Ha/?，最大位移為0.005?，選用全電子核處理方式，使用TS色散修正方法進行修正。參與計算的原子軌道分別為H 1s1、C 2s22p2、O 2s22p4。在上述計算參數下得到糊精聲子光譜圖負坐標處無數值，證明計算得到的糊精、為無虛頻的穩定結構，見下圖。
糊精分子式
糊精聲子光譜圖
然后，通過對煤樣進行XRD分析可以得到煤樣中所含礦物質主要為石英，高嶺石，蒙脫石及黃鐵礦物質，同時存在少量方解石及赤鐵礦。其中高嶺石和石英在煤浮選過程中影響較大。通過核磁、XPS、FTIR 等實驗，對煤樣中芳香碳，脂肪碳和雜原子的存在形式進行了定性和定比，利用元素分析中的元素比例，對其分子中各元素的數量進行定量，進而確定了煤樣的分子式為C130H140O30N，見下圖。石英、高嶺土通過import導入計算表面能得到完全解理面，通過糊精抑制劑和煤泥、石英、高嶺石相互作用來判斷糊精的抑制作用強弱。
圖3煤樣的XRD分析
圖4煤樣分子結構圖
最后計算糊精抑制劑在煤樣、石英、高嶺石表面相互作用的分子動力學計算，采用Materials Studio 2019軟件中Forcite模塊對糊精與三種礦物相互作用模型進行搭建并計算。
展開 高分子材料流變學簡介-流場
而且，這種應變硬化行為與聚合物分子量分布、支化程度等的大分子結構相關。因此有可能通過測定瞬態拉伸粘度的實驗來表征聚合物大分子結構。
俄亥俄趙芮可《AM》磁性動態高分子聚合物用于模塊化組裝和可重構變形架構
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adma.202102113
版權聲明
：「
高分子材料科學
」旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。商業轉載，投稿，薦稿或合作請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
俄亥俄州立大學趙芮可教授與佐治亞理工學院齊航教授AM：磁性動態高分子材料實現遠程模塊化熔焊組裝與復雜三維結構快速加工
圖5：磁力驅動模塊的遠程導航組裝與多功能集成原位重構
視頻4
通過遠程控制模塊的導航與組裝，并集成形狀與磁化的重構功能，實現了磁驅材料的形狀與驅動模式的高度定制化與可編程化。利用三維磁場操控模塊的翻滾和旋轉運動，根據需求遠程控制不同模塊組裝，并利用激光實現遠程焊接，得到復雜的磁驅組裝結構。對同一結構，進一步重構磁化分布與永久形狀，進而改變驅動模式與功能 （圖5）。例如，通過固定一個雙向磁化模塊，遠程操控其他的單向磁化模塊，組裝焊接了十字形組裝體。在面外磁場下，組裝體產生交替向上或者向下彎曲變形。改變同一個結構的磁化分布后，彎曲變形模式可變成閉合-打開驅動模式。而磁驅的閉合的狀態，在加熱后釋放應力，可得到無應力的閉合結構。
該工作首次提出磁性動態高分子材料，將含有動態化學鍵的基體與硬磁顆粒相結合，實現具有復雜外形與磁化分布的磁驅軟材料加工，與形狀與磁化分布的再次改變。這種嶄新的磁性動態高分子材料概念，可以擴展到含有不同刺激響應動態高分子材料基體和磁特性顆粒的材料體系。由于動態交聯材料自身多功能性，包括材料加工過程可以焊接與重塑，服役過程的可以自修復，使用后可回收加工，這種新概念材料將極大提高變形軟材料可編程變形能力，多功能性與可持續性，也為下一代多功能組裝體、可編程驅動器與組合機器人與功能材料新型加工提供新的解決方案。
展開 ADINA FSI 流固耦合模塊
中仿ADINA提供特有的FSI模塊，可以在同一系統中模擬流體和因大變形、非彈性、接觸及溫度而經歷明顯的非線性響應的結構之間完全耦合的物理現象。一個完全耦合的流固耦合模型意味著固體的力學響應將會很大程度地影響流體域變化，反過來流體的作用力也會施加到結構上。
在流體力學層面，Navier-Stokes流可以是不可壓縮，弱可壓縮，低速或者高速可壓縮流體。從結構的角度看，各種結構單元類型都可以參與FSI過程（即殼單元，2D和3D結構單元，梁單元，等參梁單元，接觸面等），支持各種材料模型、支持各種非線性物理過程如材料失效、單元生死、結構失穩、相變等等。此外，中仿ADINA還提供了針對流體是勢流理論的完全耦合的流固耦合模型。
ADINA流固耦合的特點
1.FCBI（（Flow-Condition-Based Interpolation））算法提供了很高的穩定性，適用于從低雷諾數到高雷諾數的各種問題。
2.FSI分析可以實施于各種流體類型，包括不可壓縮，弱可壓縮，低速或者高速可壓縮流體。另外，所有的流體材料模型包括非牛頓流體，湍流模型和VOF法（多相流）都可用于FSI分析。
3.適用于所有的結構單元，接觸和結構材料模型（如彈性，粘彈性，橡膠，塑料等）都可以用于FSI求解。
4.勢流體單元可以用于聲波的分析，也可以用于結構和聲波的耦合分析。
5.ADINA允許流體模型和結構模型使用任意的網格。并且，流體和結構的網格在流固耦合界面上不需完全匹配。
6.在分析FSI模型時還可求解熱和多孔介質的耦合。
7.在流體模型中可以使用間隙邊界條件-gap邊界條件（控制流體通道的開和關）。在中仿ADINA中，可將gap邊界條件與接觸功能聯合使用，以成功模擬汽車和生物醫學領域中的閥門的關閉和開啟現象。
展開 新能源汽車電控模塊PCB載流能力分析
新能源汽車電控模塊PCB載流能力分析
COMSOL模型庫MEMS模塊兩相流流固耦合漢化中文文檔
兩相流—結構相互作用
簡介
下述例子展示了應用COMSOL Multiphysics模擬包含二相流體的流固耦合作用的技術。 該實例結合微系統模塊的移動網格（ALE）、兩相流、相場應用模式闡述了重流體誘使障礙物的運動。
模型包括一個小的容器，在容器中間有一個障礙物。初始時刻重流體（水）在左側區域，其余部分為空氣。返回通道可以使空氣從右側區域返回左側。模型類似于經典的水壩開口，不同之處在于中間的障礙物擾亂了流體向右側的流動。同時障礙會會因為流體的慣性力而彎曲。
動網格技術用于處理變形的幾何結構和邊界。在障礙物表面，應用運動潤濕壁面的邊界條件，該邊界條件允許設置壁的速度和流體潤濕角。COMSOL Multiphysics基于結構移動的邊界和網格光順技術計算流道區域網格新的坐標。! H- l) e% i, V
結構力學部分不需要ALE方法，因此COMSOL Multiphysics按照常規方法求解。然而，該部分求解出的應變是ALE計算變形后坐標的基礎。
memsmicrofluidicsmodels.20.14_LNN20081217.rar
展開 COMSOL模型庫MEMS模塊兩相流流固耦合漢化中文文檔
簡介
下述例子展示了應用COMSOL Multiphysics模擬包含二相流體的流固耦合作用的技術。 該實例結合微系統模塊的移動網格（ALE）、兩相流、相場應用模式闡述了重流體誘使障礙物的運動。
模型包括一個小的容器，在容器中間有一個障礙物。初始時刻重流體（水）在左側區域，其余部分為空氣。返回通道可以使空氣從右側區域返回左側。模型類似于經典的水壩開口，不同之處在于中間的障礙物擾亂了流體向右側的流動。同時障礙會會因為流體的慣性力而彎曲。
動網格技術用于處理變形的幾何結構和邊界。在障礙物表面，應用運動潤濕壁面的邊界條件，該邊界條件允許設置壁的速度和流體潤濕角。COMSOL Multiphysics基于結構移動的邊界和網格光順技術計算流道區域網格新的坐標。
結構力學部分不需要ALE方法，因此COMSOL Multiphysics按照常規方法求解。然而，該部分求解出的應變是ALE計算變形后坐標的基礎。
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展開 COMSOL模型庫MEMS模塊兩相流流固耦合漢化中文文檔
兩相流—結構相互作用
簡介
下述例子展示了應用COMSOL Multiphysics模擬包含二相流體的流固耦合作用的技術。 該實例結合微系統模塊的移動網格（ALE）、兩相流、相場應用模式闡述了重流體誘使障礙物的運動。
模型包括一個小的容器，在容器中間有一個障礙物。初始時刻重流體（水）在左側區域，其余部分為空氣。返回通道可以使空氣從右側區域返回左側。模型類似于經典的水壩開口，不同之處在于中間的障礙物擾亂了流體向右側的流動。同時障礙會會因為流體的慣性力而彎曲。
動網格技術用于處理變形的幾何結構和邊界。在障礙物表面，應用運動潤濕壁面的邊界條件，該邊界條件允許設置壁的速度和流體潤濕角。COMSOL Multiphysics基于結構移動的邊界和網格光順技術計算流道區域網格新的坐標。
結構力學部分不需要ALE方法，因此COMSOL Multiphysics按照常規方法求解。然而，該部分求解出的應變是ALE計算變形后坐標的基礎。
memsmicrofluidicsmodels_20_14_1.png
memsmicrofluidicsmodels.20.14_LNN20081217.rar
展開 基于Abaqus軟件CFD模塊選粉機流場仿真案例講解
[圖片]
