帶電粒子運動模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
帶電粒子運動模擬的視頻教程
LS-DYNA粒子爆破法PBM-FEM耦合模擬巖石臺階延期爆破
采用LS-DYNA軟件講解了PBM-FEM耦合法模擬巖石邊坡臺階微差爆破，對粒子爆破法（PBM）進行了介紹，并講解了PBM相關關鍵字。 采用ANSYS軟件劃分網格，其余前處理操作及所有關鍵字均在ls-prepost進行設置，較適合對關鍵字格式和參數不熟悉的朋友學習。 若對學習有幫助，期待5星好評。
￥119.99 1小時47分鐘 1620播放
查看
hypermesh聯合LS-DYNA粒子爆破法PBM-FEM耦合模擬巖石延期爆破
采用LS-DYNA軟件講解了PBM-FEM耦合法模擬巖石微差爆破，對粒子爆破法（PBM）進行了介紹，并講解了PBM相關關鍵字。 采用hypermesh劃分網格，其余前處理操作及所有關鍵字均在ls-prepost進行設置。 該案例針對豎直炮孔和傾斜炮孔都進行了講解，歡迎大家購買學習。 若對學習有幫助，期待5星好評。
￥200 1小時41分鐘 349播放
查看
帶電粒子運動模擬的實例教程
Mhd電場中帶電粒子運動模擬
建立模型
根據我司常規電除塵器結構尺寸數據，選擇電除塵器電場中一個通道建立三維模型如下：
三維模型
極板間距400mm，極線間距400mm，極線直徑10mm，電場高度200mm。
邊界設置
進口為速度進口（velocity-inlet）0.2m/s；
出口為壓力出口（pressure-outlet）；
極線設置為wall，電勢48KV；
極板設置為wall，電勢0KV，粒子捕集（trap）；
粉塵粒徑50um，密度550kg/m3，導電率無限大，磁導率1.257e-6h/m，電荷密度0.03897C/m3。
計算結果
電勢云圖
電場強度
電場矢量
帶電粒子運動軌跡
粒子數據如下：
在此邊界數據下，電除塵器的除塵效率為1-97/800=87.88%。
展開 帶電粒子在磁場作用下的偏轉運動仿真 ￥600
本案例基于COMSOL軟件中的粒子追蹤模塊仿真了從發射源發出的帶電粒子在一磁場力作用下發生偏轉后，被接收板接收的過程，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎交流合作！
離子束和電子束
離子或電子“束”指的是動能幾乎相同、沿近似同一方向運動的粒子組成的集群。通常情況下，每個粒子的總動能比常溫下粒子的熱能大得多，因此粒子束擁有極佳的方向性。
首先我們來觀察帶電粒子束的二維圖像。我們用 z 軸正方向表示束流傳播方向（“軸向”），用 x 軸表示與傳播方向垂直的方向（“橫向”）。雖然一開始您或許會覺得這種表示方式十分奇怪，但是請記住，我們最終的討論目的是三維束流，到時候您就會發現用 x 和 y 軸表示兩個橫向方向將會帶來很大的方便。
如上文所述，束流的特點在于它是由大量運動方向和能量都近似相同的粒子組成的集群——然而這里的重點正是“近似”！現實中任何束流中的粒子都不可能具有完全相同的速度。事實上，與束流的釋放和傳播相關的數學問題基本上都涉及到了束流粒子位置和速度的微小變化。
我們可以借助“束包絡”來表征束流形狀，束包絡指的是束流粒子的最外層，它能讓我們了解束流的形狀。如果束流存在一個銳減——即束流粒子的數密度在確定的位置上驟降為零——那么束包絡或許只是一個曲線或包含所有粒子軌跡的表面。然而更常見的情況是，束流粒子的密度會在一個較大的距離內逐漸下降，因此束流終點和周圍的空白空間并沒有明確的界限。在這種情況下，束包絡可以被定義為包含絕大部分發射粒子數的曲線或表面，通常包含 95% 左右。若束流的包絡在傳播方向上會逐漸變小，則此束流為“會聚”束流；若包絡隨著束流的傳播而變大，則為“發散”束流。“束流腰部”指的是束流剛剛結束會聚并即將開始發散時的位置。我們將在下文中對此進行詳細介紹。
比較層束流和非層束流
下圖為一個簡單的二維電子束，并描繪了其中具有代表性的粒子軌跡，模型暫時忽略了空間電荷效應及外力。坐標軸上添加了標簽，以便指示軸向和橫向。我們將它看成一個理想的“帶狀電子束”——也就是說，電子束在面外（y）方向上無限延伸。
展開 數值粒子追蹤仿真
在上一節中，很幸運我們由方程4 得到一個精確的解析解。精確解僅可能在引入許多簡化假設時得到，尤其是各處的流體速度 u 均為零。但在大多數實際情況中，周圍流體的速度不僅不為零，而且在空間上是不均勻的，因此僅靠公式不可能找到精確解。
對于更一般的問題，我們可以通過數值仿真來獲得近似解。其主要思想是，在初始時間 t=0 時，給定初始粒子位置 q_0 和速度 v_0，我們可以使用數值時間長算法來計算一組離散的時步 t_1，t_2，t_3，……的解。為此，設計了各種各樣不同的時間步長算法，其中有許多是在 COMSOL Multiphysics? 軟件中可用的。
用數值方法求解一組微分方程會引入一定量的誤差,即實際粒子運動與計算得到的數值解之間的差異。雖然通常不能指望從數值仿真中獲得一個完美的解，但更現實的目標是，當時間間隔（t_1，t_2–t_1，t_3–t_2等）減小時，模擬的粒子運動應變得更加精確。
需要權衡的是，如果時間步較小，則需要花更多的時間步才能達到相同的輸出時間。最終，這可能會導致實際運行時間顯著增加，這是仿真完成的時間。進行數值仿真的工程師必須始終在解精度和執行時間之間尋求合理的平衡。
COMSOL Multiphysics?中的粒子追蹤模塊提供了一個流體流動顆粒跟蹤接口，該接口通過數值求解牛頓第二定律來模擬周圍流體中單個粒子的運動。基本上，此接口可求解方程1，同時允許我們向方程右側添加各種不同的力。它還包括用于設置初始粒子位置和速度以及檢測和處理粒子與周圍幾何中的表面的碰撞的各種選項。
處理小粒子和長時間尺度
在許多實際應用中，粒子追蹤模型的需要求解時間的范圍遠大于拉格朗日時間尺度 τ_p。
展開 如何用電場控制電中性粒子的運動？這聽起來似乎是不可能的，但在這篇文章中，您會看到介電泳（DEP）現象可以解決這個難題。我們將學習如何利用介電泳進行顆粒分離，并演示一個簡單的生物醫學仿真 App，該 App 是使用 App 開發器創建的，通過 COMSOL Server? 運行。
在非均勻靜電場中粒子所受的力
在直流和交流場中，都會發生介電泳效應。我們先來看看直流的情況。
考慮一個浸入流體中的介電粒子。另外，假設存在一個施加到流體-顆粒系統的外部靜態(DC)電場。在這種情況下，只要粒子的介電常數高于周圍流體的介電常數，粒子就會從弱電場區域被拉到強電場區域。如果粒子的介電常數低于周圍流體，那么情況正好相反，粒子會被拉到弱電場區域。這些效應分別被稱為
正介電泳 (pDEP)和負介電泳 (nDEP)
。
下面兩幅圖片分別演示了這兩種情況，并將幾個重要的量可視化：
電場
麥克斯韋應力張量（表面力密度）
正介電泳(pDEP)的示意圖，粒子介電常數高于周圍流體的介電常數 。
負介電泳(nDEP)的示意圖，粒子介電常數低于周圍流體的介電常數 。
麥克斯韋應力張量代表粒子表面的局部力場。為了使這個應力張量能夠代表作用在粒子上的力，流體需要是“簡單的”，也就是它不應該表現出太復雜的機械行為。假設流體是簡單的，我們可以從上面的插圖中看到，在 pDEP 和 nDEP 這兩種情況下，粒子上的凈力看起來是方向相反的。對表面力進行積分確實會出現這種情況。
事實證明，如果我們把粒子縮小，例如一個無限小的情況，一個非常小的粒子在流體中像偶極子一樣運動，那么凈力是電場平方梯度的函數。
為什么凈力會有這樣的表現？
展開 
帶電粒子運動模擬的相關專題、標簽、搜索
帶電粒子運動模擬的最新內容
[圖片]
?? VI-grade 宣布，其最新、最先進的駕駛員在環（DiL）運動平臺 HexaRev 正式發布。HexaRev 于五月在意大利烏迪內 VI-grade 仿真中心舉辦的 2025 零原型峰會（ZPS2025）上首次獨家亮相。
HexaRev 代表了仿真主導開發的新標桿，是 VI-grade 全頻譜仿真平臺（FSS）產品家族中的一個重要技術里程碑，重新定義了運動真實感和沉浸式仿真的邊界。憑借革命性的全新機械架構和直驅設計
顆粒流仿真是通過數值模擬手段模擬由大量固體顆粒構成的系統的動態行為，能夠詳盡刻畫顆粒間的碰撞、擴散、堆積、破碎、混合等微觀交互，以及與流體介質的相互作用，從而預測顆粒流在各種工況下的宏觀表現。顆粒流仿真能夠揭示隱藏的風險因素，為產品研發、故障診斷、性能優化提供關鍵數據支撐。
能源與動力工程：應用于發動機吸入物模擬與燃燒室顆粒物行為分析。
環境保護與災害預防：涉及大氣污染擴散模擬與地質災害預警
本案例基于COMSOL軟件中的粒子追蹤模塊仿真了從發射源發出的帶電粒子在一磁場力作用下發生偏轉后，被接收板接收的過程，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎交流合作！
船舶運動數值模擬自動化智能化防范
【計算軟件】OpenFOAM開源平臺
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】基于OpenFOAM流體力學開源軟件提出了船舶運動值模擬自動化和智能化方法，可使計算流程自動完成；通過逐個分析不同參數的影響，智能化分析多工況數值模擬結果和大數據平臺，可得到優化的計算參數，從而使數值模擬的人工處理部分最大限度地減少，同時計算過程達到最大程度地簡化
當你第一次嘗試使用 COMSOL 軟件的粒子追蹤模塊模擬流體中非常小的粒子（通常直徑為幾十微米或更小的粒子）時，可能會發現瞬態求解器使用的時步比平常要短得多。這通常是由于粒子的運動方程表現出數值剛度而導致的。在這篇文章中，我們將介紹與粒子仿真有關的剛度的概念，并提供一些基于粒子大小選擇正確方程的指南。
示例：小球形粒子的重力沉降
以一個小的球形粒子為例
范宣梅教授團隊在冰巖碎屑流早期階段運動性研究中取得了重要進展，研究成果以How Ice Particles Increase Mobility of Rock-Ice Avalanches: Insights From Chute Flows Simulation of Granular Rock-Ice Mixtures by Discrete Element Method
水輪機是一種廣泛應用在水利發電領域的流體機械，是水電站內的主要發電設備，其主要功能是將水流的動能轉化為機械能，再帶動發電設備將機械能轉化為電能。相較于火電發電設備而言，水輪機具有顯著的環保特性，可提供清潔可再生的清潔能源。
Mhd電場中帶電粒子運動模擬
建立模型
根據我司常規電除塵器結構尺寸數據，選擇電除塵器電場中一個通道建立三維模型如下：
三維模型
極板間距400mm，極線間距400mm，極線直徑10mm，電場高度200mm。
如何用電場控制電中性粒子的運動？這聽起來似乎是不可能的，但在這篇文章中，您會看到介電泳（DEP）現象可以解決這個難題。我們將學習如何利用介電泳進行顆粒分離，并演示一個簡單的生物醫學仿真 App，該 App 是使用 App 開發器創建的，通過 COMSOL Server? 運行。
在非均勻靜電場中粒子所受的力
在直流和交流場中，都會發生介電泳效應。我們先來看看直流的情況。
