ansys模擬擴(kuò)散的案例
FLUENT管道內(nèi)氣體擴(kuò)散模擬
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本教程演示了管道內(nèi)釋放某氣體后擴(kuò)散的模擬過(guò)程。
啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 2021→Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，啟動(dòng)Fluent 2021。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導(dǎo)入.msh網(wǎng)格文件。
定義模型
（1）單擊命令結(jié)構(gòu)樹(shù)中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板，在Solver中Time選擇Transient，進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算。
設(shè)置湍流模型
（1）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Models對(duì)話(huà)框，在Model中選擇Realizable k-epsilon，單擊OK按鈕確認(rèn)。
設(shè)置多組分模型
（1）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Species按鈕，彈出Species Model對(duì)話(huà)框，選擇Species Transpor，Miture Material選擇propane-air。
展開(kāi) 腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬
模型參數(shù)和收斂和能量數(shù)據(jù)如圖所示：
分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程：
腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散行為的模擬通過(guò)forcite模塊的正則系綜(NVT)來(lái)實(shí)現(xiàn),模擬溫度為 298 K，溫度采用 Andersen方法控制，各分子起始速度由Maxwell-Boltzmann分布隨機(jī)產(chǎn)生，運(yùn)用 velocityverlet 算法叫求解牛頓運(yùn)動(dòng)方程.
通過(guò)溫度和能量判據(jù)來(lái)判斷體系是否已達(dá)到平衡，下圖為緩蝕劑分子在緩蝕劑膜中擴(kuò)散時(shí)體系的能量和溫度隨時(shí)間演化曲線(xiàn)：
分子動(dòng)力學(xué)后的穩(wěn)定構(gòu)型：
MSD曲線(xiàn)：
結(jié)論：
?緩蝕劑膜均可有效阻礙腐蝕介質(zhì)向金屬表面擴(kuò)散，從而達(dá)到緩蝕效果。
?同種緩蝕劑膜對(duì)帶電粒子擴(kuò)散的抑制能力明顯強(qiáng)于對(duì)中性粒子。
最后，有相關(guān)需求歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開(kāi) Ansys Zemax | 什么是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（ PSF ）
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本文討論了如何在 OpticStudio 中對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行建模和解釋。使用的分析特征是 Spot Diagram、FFT PSF 和 Huygens PSF。將討論每種工具的優(yōu)點(diǎn)，以及用于最準(zhǔn)確分析的有用特征設(shè)置。
介紹
光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) （PSF） 是單個(gè)點(diǎn)光源產(chǎn)生的輻照度分布。（望遠(yuǎn)鏡拍攝遙遠(yuǎn)恒星的圖像就是一個(gè)很好的例子。盡管源可能是一個(gè)點(diǎn)，但圖像不是。有兩個(gè)主要原因：首先系統(tǒng)中的像差會(huì)將圖像傳播到有限的區(qū)域；其次衍射效果也會(huì)擴(kuò)散圖像，即使在沒(méi)有像差的系統(tǒng)中也是如此。
OpticStudio 有三種基本類(lèi)型的 PSF 計(jì)算：幾何（無(wú)衍射）點(diǎn)列圖、基于衍射的 FFT 和 Huygens PSF。本文將討論基本理論，并就正確使用每種類(lèi)型的 PSF 提供一些指導(dǎo)。
點(diǎn)列圖
OpticStudio 中最基本的分析功能之一是點(diǎn)列圖。此功能從物空間中的單視場(chǎng)點(diǎn)發(fā)射許多光線(xiàn)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)追跡所有光線(xiàn)，并繪制所有光線(xiàn)相對(duì)于某個(gè)公共參考的 （x，y） 坐標(biāo)。因此，點(diǎn)列圖本身就可以看作一個(gè)幾何 PSF。
這里使用的示例光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)焦距為 50 mm 的單拋物面 F/5 反射鏡，物位于無(wú)窮遠(yuǎn)處。該系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)化的牛頓望遠(yuǎn)鏡，包含的示例文件為 PSF_Newtonian.ZMX。以下是光學(xué)系統(tǒng)的外觀：
兩個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)（一個(gè)在軸上，另一個(gè)呈 2 度角）的點(diǎn)列圖如下所示。
請(qǐng)注意，點(diǎn)列圖是光線(xiàn)落點(diǎn)的集合，每個(gè)點(diǎn)表示一條光線(xiàn)。光線(xiàn)之間沒(méi)有相互作用或干擾。點(diǎn)列圖在顯示望遠(yuǎn)鏡的幾何或光線(xiàn)像差的影響方面非常有效。離軸幾何 PSF 清楚地顯示了系統(tǒng)的彗差和像散。然而在軸上，點(diǎn)列圖預(yù)測(cè)了完美的成像。但這是否準(zhǔn)確代表了光學(xué)系統(tǒng)的性能？為了回答點(diǎn)列圖結(jié)果的這個(gè)問(wèn)題，我們需要將點(diǎn)列分布與衍射極限響應(yīng)進(jìn)行比較。
展開(kāi) COMSOL裂隙動(dòng)水注漿擴(kuò)散數(shù)值模擬 ￥210
針對(duì)動(dòng)水注漿中常用的2種速凝漿液，水泥–水玻璃漿液與高聚物改性水泥漿液，考慮漿液黏度時(shí)變特性，應(yīng)用有限元計(jì)算軟件COMSOL Multiphysics建立動(dòng)水條件下裂隙注漿擴(kuò)散的數(shù)值模型，研究動(dòng)水條件下裂隙注漿擴(kuò)散規(guī)律并分析不同黏度時(shí)變特性、初始動(dòng)水流速與注漿速率對(duì)注漿擴(kuò)散過(guò)程的影響。
FRED應(yīng)用：RPC Photonics 擴(kuò)散片BSDF導(dǎo)入模擬
摘要
RPC Photonics公司有高品質(zhì)的的工程漫射體BSDF測(cè)試數(shù)據(jù)，但它對(duì)于FRED幫助甚少，下面這個(gè)步驟描述了如何利用FRED腳本轉(zhuǎn)換RPC Photonics提供的TXT文件，并將數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到FRED的Tabulated scatter 散射模型。
背景
Thorlabs和RPC Photonics聯(lián)手共同推出的新型漫射體及光束整形技術(shù)，可以解決其他技術(shù)的不足，大大改善了諸如光刻系統(tǒng)、有效固態(tài)照明，顯示，背光，顯示亮度增強(qiáng)和投影屏等大多數(shù)應(yīng)用的性能。這項(xiàng)我們稱(chēng)之為工程漫射體（Engineered DiffusersTM）的新概念，與其他技術(shù)有許多不同。與諸如磨砂玻璃、乳色玻璃和全息元件等隨機(jī)漫射體截然不同，工程漫射體要求對(duì)于每個(gè)散射中心，通常為微透鏡單元，都進(jìn)行控制。例如全息漫射體可以視為一組隨機(jī)排列的透鏡，但是通過(guò)全息曝光形成的類(lèi)透鏡效果只能通過(guò)靜態(tài)方式進(jìn)行控制：而無(wú)法單獨(dú)操控每個(gè)微透鏡單元，這也幫助解釋了全息漫射體無(wú)法控制光的分布和輪廓。另一方面，在工程漫射體中，每個(gè)微透鏡單元形成漫射體，由其凹形縱斷面和在陣列中的位置所確定。同時(shí)，為了確保漫射體不受輸入光束變化的影響，并且不產(chǎn)生衍射效果，微透鏡單元的分布是隨機(jī)的，根據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的光束形狀函數(shù)所選取的概率分布函數(shù)來(lái)確定。因此，工程漫射體同時(shí)保留了隨機(jī)與確定性漫射體的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高性能的光束整形功能。
FRED是美國(guó)Photon Engineering 公司開(kāi)發(fā)的光學(xué)工程仿真軟件，其在雜散光分析中獨(dú)特的算法、高效的準(zhǔn)確性，使其與其它同類(lèi)產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢(shì)。本案例我們重點(diǎn)講述如何由RPC Photonics的BSDF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為FRED可識(shí)別的散射數(shù)據(jù)。
圖1. RPC Photonics工程漫射體結(jié)構(gòu)及光束投射形狀
步驟
1、 在http
展開(kāi) ANSYS建筑專(zhuān)欄：火災(zāi)及煙氣擴(kuò)散
火災(zāi)及煙氣擴(kuò)散：控制火災(zāi)和煙氣的關(guān)鍵在于，我們首先要了解火災(zāi)的多種物理現(xiàn)象，從而有助于清楚火災(zāi)如何開(kāi)始、中間發(fā)展過(guò)程以及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。虛擬實(shí)驗(yàn)是可以獲得這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的最有效、最精確方法，它也是開(kāi)發(fā)火災(zāi)預(yù)防及管理系統(tǒng)的最好方法。
ANSYS對(duì)煙氣和火災(zāi)蔓延的仿真可以精確可靠地表現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)生活的各種場(chǎng)景，從而有助于規(guī)劃緊急疏散方案、確定消防設(shè)施的最佳布置。
http://www.ansys.com/zh-cn/solutions/solutions-by-industry/construction/fire-and-smoke-propagation
展開(kāi) FRED應(yīng)用：RPC Photonics 擴(kuò)散片BSDF導(dǎo)入模擬
FRED是美國(guó)Photon Engineering 公司開(kāi)發(fā)的光學(xué)工程仿真軟件，其在雜散光分析中獨(dú)特的算法、高效的準(zhǔn)確性，使其與其它同類(lèi)產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢(shì)。本案例我們重點(diǎn)講述如何由RPC Photonics的BSDF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為FRED可識(shí)別的散射數(shù)據(jù)。
Thorlabs和RPC Photonics聯(lián)手共同推出的新型漫射體及光束整形技術(shù)，可以解決其他技術(shù)的不足，大大改善了諸如光刻系統(tǒng)、有效固態(tài)照明，顯示，背光，顯示亮度增強(qiáng)和投影屏等大多數(shù)應(yīng)用的性能。這項(xiàng)我們稱(chēng)之為工程漫射體（Engineered DiffusersTM）的新概念，與其他技術(shù)有許多不同。與諸如磨砂玻璃、乳色玻璃和全息元件等隨機(jī)漫射體截然不同，工程漫射體要求對(duì)于每個(gè)散射中心，通常為微透鏡單元，都進(jìn)行控制。例如全息漫射體可以視為一組隨機(jī)排列的透鏡，但是通過(guò)全息曝光形成的類(lèi)透鏡效果只能通過(guò)靜態(tài)方式進(jìn)行控制：而無(wú)法單獨(dú)操控每個(gè)微透鏡單元，這也幫助解釋了全息漫射體無(wú)法控制光的分布和輪廓。另一方面，在工程漫射體中，每個(gè)微透鏡單元形成漫射體，由其凹形縱斷面和在陣列中的位置所確定。同時(shí)，為了確保漫射體不受輸入光束變化的影響，并且不產(chǎn)生衍射效果，微透鏡單元的分布是隨機(jī)的，根據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的光束形狀函數(shù)所選取的概率分布函數(shù)來(lái)確定。因此，工程漫射體同時(shí)保留了隨機(jī)與確定性漫射體的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高性能的光束整形功能。
背景
RPC Photonics公司有高品質(zhì)的的工程漫射體BSDF測(cè)試數(shù)據(jù)，但它對(duì)于FRED幫助甚少，下面這個(gè)步驟描述了如何利用FRED腳本轉(zhuǎn)換RPC Photonics提供的TXT文件，并將數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到FRED的Tabulated scatter 散射模型。
摘要
展開(kāi) COMSOL基于漿液黏度時(shí)空變化的水平裂隙巖體注漿擴(kuò)散數(shù)值模擬 ￥210
速凝類(lèi)漿液的雙液混合注漿方式及其黏度時(shí)變特性導(dǎo)致漿液擴(kuò)散區(qū)內(nèi)黏度空間分布不均勻。基于此，認(rèn)為速凝類(lèi)漿液流型為具有黏度時(shí)變性的賓漢流體，研究其在靜水條件下水平裂隙中的注漿擴(kuò)散過(guò)程，建立恒定注漿速率條件下考慮漿液黏度時(shí)空變化的水平裂隙注漿擴(kuò)散理論模型，推導(dǎo)漿液擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的黏度及壓力時(shí)空分布方程，進(jìn)而得到注漿壓力與注漿時(shí)間及漿液擴(kuò)散半徑的關(guān)系。
基于Materials studio模擬石英狹縫中的水分子自擴(kuò)散行為
水分子在石英狹縫中的自擴(kuò)散現(xiàn)象，便是這樣一個(gè)值得深入研究的領(lǐng)域。這一過(guò)程不僅與地質(zhì)礦物和流體的相互作用密切相關(guān)，更對(duì)新型催化劑設(shè)計(jì)、地下水污染修復(fù)以及納米限域傳質(zhì)等課題產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。然而，由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段在時(shí)空分辨率上的局限，科研人員長(zhǎng)期面臨“看不見(jiàn)、測(cè)不準(zhǔn)”的困境。幸運(yùn)的是，隨著分子模擬技術(shù)的進(jìn)步，這一難題正在逐步被攻克，而Material Studio作為領(lǐng)域內(nèi)備受認(rèn)可的工具，正成為研究者們探索微觀世界的“科學(xué)之眼”。
在Material Studio構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)中，石英狹縫的原子結(jié)構(gòu)以三維模型清晰呈現(xiàn)。當(dāng)水分子被引入狹縫空間時(shí)，軟件通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了溫度、壓力以及表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響。科研人員可以直觀地觀察到：水分子如何在石英表面的羥基作用下形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)，又如何在熱漲落效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)下打破平衡，在狹縫內(nèi)形成自發(fā)的定向擴(kuò)散。
通過(guò)軟件生成的動(dòng)態(tài)視頻，數(shù)千個(gè)分子的集體行為被轉(zhuǎn)化為顏色漸變、軌跡追蹤的可視化結(jié)果，甚至能夠逐幀分析單個(gè)分子的旋轉(zhuǎn)與平移細(xì)節(jié)。美國(guó)加州大學(xué)的一個(gè)課題組曾利用這一功能，成功揭示了水分子在納米多孔石英中的異常擴(kuò)散系數(shù)波動(dòng)現(xiàn)象。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Dr. Smith評(píng)價(jià)道：“傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)只能提供擴(kuò)散速率的平均值，而Material Studio的模擬結(jié)果讓我們第一次‘看到’局部微區(qū)中分子的聚集與離散過(guò)程，這對(duì)設(shè)計(jì)高精度過(guò)濾膜至關(guān)重要。”
Material Studio的核心優(yōu)勢(shì)在于其整合了量子力學(xué)、分子力學(xué)與介觀尺度的多層次算法。以石英-水體系為例，研究者可以先通過(guò)量子力學(xué)計(jì)算優(yōu)化石英表面羥基的電荷分布，再切換至分子力學(xué)模塊模擬水分子的擴(kuò)散軌跡，最終利用介觀模型預(yù)測(cè)宏觀滲透率。這種“從電子到設(shè)備”的全鏈條分析，使得微觀機(jī)制的解讀能夠直接服務(wù)于工程參數(shù)的預(yù)測(cè)。
展開(kāi) 相場(chǎng)氫擴(kuò)散裂紋模擬，靜水應(yīng)力氫濃度
有教程，子程序。價(jià)格可私可刀
『原創(chuàng)』fluent用于模擬有毒物質(zhì)泄漏后的大氣擴(kuò)散
有沒(méi)有做有關(guān)氣體在大氣中擴(kuò)散的fluent模擬的？
Ansys Zemax | 使用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的衍射極限成像系統(tǒng)的分辨率
圖像模擬的源位圖設(shè)置如圖10所示。
圖 10 - 源位圖的圖像模擬設(shè)置。視場(chǎng)高度為100 um（鏡頭單位為0.1 mm），輸入圖像以同軸視場(chǎng)為中心 。
視場(chǎng)高為100 um。對(duì)于這種方法，我們還將分析重點(diǎn)放在軸上場(chǎng)上，但也可以在不同的場(chǎng)位置進(jìn)行相同的分析，我使用當(dāng)前系統(tǒng)編輯器中定義的波長(zhǎng)1到3的組合。
PSF 網(wǎng)格設(shè)置如圖11所示。
圖 11 - 左圖：圖像模擬功能的卷積網(wǎng)格設(shè)置。由于進(jìn)行分析的區(qū)域受限，因此它在軸上使用單個(gè) PSF。采樣設(shè)置的選擇與惠更斯 PSF 方法相同。像差設(shè)置為衍射。右圖：生成的 PSF 網(wǎng)格，如圖像模擬功能所示。
使用與惠更斯 PSF 方法相同的采樣設(shè)置，并在軸上使用單個(gè) PSF。這樣做是因?yàn)橐晥?chǎng)高度為100um，這對(duì)應(yīng)于我不希望 PSF 不會(huì)隨著視場(chǎng)的一小部分改變發(fā)生太大的變化。圖像模擬的結(jié)果如圖12所示，默認(rèn)探測(cè)器器和顯示設(shè)置（全為零），計(jì)算這些結(jié)果可能需要幾分鐘時(shí)間。
圖 12 - 使用默認(rèn)探測(cè)器和顯示設(shè)置（全為零）的圖像模擬結(jié)果。第一行描繪了穿過(guò)兩個(gè) PSF 的中心線(xiàn)的強(qiáng)度分布，第二行是 (A) 3.25、(B) 2.3 和 (C) 1.8 um 場(chǎng)之間的圖像模擬輸出。 由于顯微鏡的光學(xué)特性（負(fù)放大率），圖像被反轉(zhuǎn)。
從圖 12 (C) 中，可以觀察到1.8 um 的間隔（瑞利準(zhǔn)則）下兩個(gè)PSF可區(qū)分。強(qiáng)度有大約15%的小幅度下降，可用于使用閾值對(duì)圖像進(jìn)行后處理。場(chǎng)之間的距離越大，分離效果越好。與使用多重結(jié)構(gòu)的 PSF 相干總和的惠更斯 PSF方法相比，結(jié)果在 PSF 的可分辨性方面更好。但是，我們還沒(méi)有考慮探測(cè)器的物理尺寸。
展開(kāi) ANSYS建筑專(zhuān)欄：風(fēng)工程及污染物擴(kuò)散
評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載負(fù)載是最通常的應(yīng)用，而使用仿真軟件能夠帶給設(shè)計(jì)者更多模型信息，包括在新建筑的出現(xiàn)對(duì)已有建筑的影響，局部流場(chǎng)的改變，可能會(huì)出現(xiàn)的竄風(fēng)對(duì)行人的舒適性造成的影響，對(duì)污染物擴(kuò)散的分析，也可以對(duì)一些重工業(yè)工廠的選址問(wèn)題，污染物排放塔高度可能會(huì)對(duì)居民區(qū)的影響進(jìn)行分析。
ANSYS軟件在各種各樣的結(jié)構(gòu)上都能夠勝任這些分析。ANSYS的工具在提供常規(guī)權(quán)威和重要的環(huán)境沖擊信息時(shí)，給工程師更好的對(duì)結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)特性理解，尤其對(duì)于那些超出了常規(guī)的設(shè)計(jì)規(guī)格的建筑。
因?yàn)?em>ANSYS 的分析提供了高效而且快速的多種選項(xiàng)，通過(guò)仿真降低了缺陷建筑的風(fēng)險(xiǎn)，增加了項(xiàng)目在預(yù)算內(nèi)按時(shí)完工的可能性，同時(shí)滿(mǎn)足所有合規(guī)性要求。
展開(kāi) Ansys Zemax | 使用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的衍射極限成像系統(tǒng)的分辨率
圖 14 - 考慮顯微鏡探測(cè)器物理尺寸的圖像模擬結(jié)果。即使在物平面中3.25 um的分離也不能分離 PSF。6.25um的橫向間距使點(diǎn)對(duì)可區(qū)分。
緊密定位的點(diǎn)之間的分離不再可能，并且可以觀察到，嚴(yán)格使用 Nyquist-Shanon 采樣定理來(lái)確定像素限制分辨率通常是不夠的。我們可能很幸運(yùn)找到了圖8的結(jié)果，而這些結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)混疊。在物平面中，點(diǎn)對(duì)之間的橫向間隔為6.25 um（圖 9），這使得這些場(chǎng)對(duì)之間的間隔干凈利落。因此，我假設(shè)分辨率在3.25和6.25um之間。進(jìn)一步的分析表明，5.125um的間隔可使物點(diǎn)的視覺(jué)、定性分離，如圖15所示。
圖 15 - 物平面中相距5.125um的一對(duì)點(diǎn)的圖像模擬結(jié)果。兩個(gè)較亮的像素似乎在強(qiáng)度上是可區(qū)分的。
再次強(qiáng)調(diào)，分辨率是一個(gè)隨意的標(biāo)準(zhǔn)，最好從后處理需求的角度來(lái)定義它，但我希望說(shuō)清楚設(shè)計(jì)的那些方面有助于分辨率，并且需要有一個(gè)明確的定義以確保對(duì)設(shè)計(jì)性能的正確評(píng)估，這也將有助于進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。再次強(qiáng)調(diào)，我沒(méi)有討論公差，這將進(jìn)一步降低實(shí)際顯微鏡的性能。
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展開(kāi) 有償請(qǐng)教用相場(chǎng)模型模擬某物質(zhì)擴(kuò)散反應(yīng)，用ABAQUS的UMAT子程序?qū)崿F(xiàn)
該相場(chǎng)模型以濃度c作為序參量，將濃度僅視為高度坐標(biāo)和時(shí)間t的函數(shù)，下圖為不同時(shí)間點(diǎn)該物質(zhì)的濃度分布，有文獻(xiàn)參考，
