布朗擴(kuò)散模擬的案例
布朗力：使用 CFD 工具分析粒子擴(kuò)散
粒子布朗擴(kuò)散的數(shù)值模擬
在流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，布朗擴(kuò)散分析對(duì)于理解混合等過程和相關(guān)擴(kuò)散原理至關(guān)重要。該分析還允許在處理懸浮顆粒和相應(yīng)的力時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)。使用 CFD 工具進(jìn)行擴(kuò)散分析有助于模擬布朗力引起的隨機(jī)性，并對(duì)粒子行為進(jìn)行數(shù)值分析。這可以通過多種方式完成。
直接數(shù)值模擬 (DNS) 技術(shù)是評(píng)估粒子布朗力的一種方法。DNS 方法使用Navier-Stokes 方程來計(jì)算流體和懸浮粒子的運(yùn)動(dòng)。使用高分辨率網(wǎng)格，可以在較小的尺度上模擬這種運(yùn)動(dòng)、粒子行為、邊界層條件及其對(duì)流體系統(tǒng)的影響。雖然大渦模擬 (LES)可能會(huì)為此分析提供更準(zhǔn)確的結(jié)果，但該方法最適合大規(guī)模模擬。結(jié)合了 DNS 和 LES 方法的混合方法更適合模擬布朗擴(kuò)散，因?yàn)樗峁┝艘环N平衡的方法來確保大型或小型模擬的計(jì)算精度。
使用 CFD 工具有效模擬布朗力
微觀層面的粒子擴(kuò)散分析是一個(gè)復(fù)雜的主題，如果沒有現(xiàn)代 CFD 工具，就無法有效地進(jìn)行處理。對(duì)于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)中的粒子波動(dòng)，CFD 模擬應(yīng)用程序可以求解相關(guān)的 Navier-Stokes 方程。還可以模擬布朗力的熱分布和與粒子擴(kuò)散相關(guān)的湍流。使用正確的工具和技術(shù)，可以高精度和高效地進(jìn)行布朗力分析。
文章來源：cadence博客
展開 FLUENT管道內(nèi)氣體擴(kuò)散模擬
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號(hào)（搜索：PeraShanghai）
聯(lián)系我們：021-58403100
本教程演示了管道內(nèi)釋放某氣體后擴(kuò)散的模擬過程。
啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“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)話框，選擇Species Transpor，Miture Material選擇propane-air。
展開 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forcite模塊的正則系綜(NVT)來實(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.
通過溫度和能量判據(jù)來判斷體系是否已達(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：
分子動(dòng)力學(xué)后的穩(wěn)定構(gòu)型：
MSD曲線：
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)需求歡迎通過公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開 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)散過程的影響。
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，但是通過全息曝光形成的類透鏡效果只能通過靜態(tài)方式進(jìn)行控制：而無法單獨(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 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，但是通過全息曝光形成的類透鏡效果只能通過靜態(tài)方式進(jìn)行控制：而無法單獨(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 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、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程，這對(duì)設(shè)計(jì)高精度過濾膜至關(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 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
有沒有做有關(guān)氣體在大氣中擴(kuò)散的fluent模擬的？
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，
【環(huán)境仿真專題第四講】使用Code_Saturne模擬化學(xué)污染物在復(fù)雜建筑環(huán)境下的大氣擴(kuò)散
在Code_Saturne中使用混合氣體模型進(jìn)行計(jì)算，仿真模擬分為兩步進(jìn)行：
首先計(jì)算無C12釋放狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)風(fēng)場(chǎng)；
再以穩(wěn)態(tài)計(jì)算的結(jié)果作為初始狀態(tài)，進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算來模擬C12釋放后的擴(kuò)散和分布情況。
04
模擬結(jié)果
整個(gè)模擬城市區(qū)域速度云圖，和C12釋放并擴(kuò)散至布滿整個(gè)模擬城市區(qū)域時(shí)的濃度云圖，如下圖所示：
距地面1m處速度場(chǎng)云圖
距地面1m處C12濃度云圖
C12濃度在垂直切面上的云圖
下圖展示了Code_Saturne仿真計(jì)算得出的31s、40s、50s、60s、70s時(shí)刻的C12濃度分布的預(yù)測(cè)結(jié)果：
使用Code_Saturne和PMSS模型對(duì)美軍JRII實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，通過對(duì)三種不同CFD模型的結(jié)果比較，證明Code_Saturne模擬的結(jié)果是準(zhǔn)確可信的。
小結(jié)：
本案例是將環(huán)境仿真技術(shù)應(yīng)用于模擬化學(xué)污染物在復(fù)雜建筑環(huán)境下的大氣擴(kuò)散，模擬結(jié)果表示Code_Saturne能夠準(zhǔn)確地模擬出大分子量重氣云團(tuán)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)間的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。
因此，Code_Saturne有能力預(yù)測(cè)不同氣象風(fēng)向條件下流體擴(kuò)散的范圍，可以用于對(duì)城市區(qū)域內(nèi)化學(xué)品泄漏后的擴(kuò)散進(jìn)行預(yù)測(cè)。并且，對(duì)于不同氣象條件、不同泄漏位置、不同城市結(jié)構(gòu)，Code_Saturne能夠進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分析，以制定相關(guān)的緊急響應(yīng)策略。
展開 [FRED] RPC Photonics擴(kuò)散片BSDF
[FRED] 5倍無焦望遠(yuǎn)鏡的模擬
[FRED] 圖片光源之位圖光源設(shè)置與分析
[VirtualLab] 非傍軸衍射分束器的設(shè)計(jì)與嚴(yán)格分
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，但是通過全息曝光形成的類透鏡效果只能通過靜態(tài)方式進(jìn)行控制：而無法單獨(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
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