顆粒追蹤
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
顆粒追蹤的實例教程
顆粒流仿真是通過數(shù)值模擬手段模擬由大量固體顆粒構(gòu)成的系統(tǒng)的動態(tài)行為，能夠詳盡刻畫顆粒間的碰撞、擴(kuò)散、堆積、破碎、混合等微觀交互，以及與流體介質(zhì)的相互作用，從而預(yù)測顆粒流在各種工況下的宏觀表現(xiàn)。顆粒流仿真能夠揭示隱藏的風(fēng)險因素，為產(chǎn)品研發(fā)、故障診斷、性能優(yōu)化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
能源與動力工程：應(yīng)用于發(fā)動機(jī)吸入物模擬與燃燒室顆粒物行為分析。
環(huán)境保護(hù)與災(zāi)害預(yù)防：涉及大氣污染擴(kuò)散模擬與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警。
化工與材料工程：涵蓋反應(yīng)器內(nèi)顆粒流動與混合優(yōu)化以及顆粒填充與成型過程控制。
農(nóng)業(yè)與食品工程：應(yīng)用于種子播撒與肥料施用技術(shù)優(yōu)化以及糧食干燥與儲存過程管理。
顆粒流模擬仿真模塊
ParticlePro為積鼎科技自主研發(fā)的顆粒流模擬模塊，該模塊是基于拉格朗日粒子追蹤方法，專為解決復(fù)雜顆粒流動現(xiàn)象而設(shè)計，可用于發(fā)動機(jī)吸雨吸雹、發(fā)動機(jī)葉片顆粒流、微小粒子撞擊損傷等應(yīng)用場景的仿真分析。
拉格朗日粒子追蹤
支持顆粒間的直接碰撞模型，考慮顆粒間的彈性碰撞、摩擦力等相互作用，以模擬顆粒群的集體行為。
耦合流場模型
集成了Langevin湍流擴(kuò)散模型，用于描述顆粒在湍流背景下的隨機(jī)擴(kuò)散行為，考慮了顆粒與流體微團(tuán)之間的相對速度差異及湍流脈動對顆粒擴(kuò)散的影響；稀相模型和密相模型的靈活切換，適應(yīng)不同顆粒濃度條件下的模擬需求。
先進(jìn)顆粒特性處理
顆粒旋轉(zhuǎn)模型，考慮顆粒在流場中因受力不平衡導(dǎo)致的自轉(zhuǎn)；馬格納斯升力模型，模擬顆粒在流場中由于形狀、旋轉(zhuǎn)和流體黏性引起的額外升力效應(yīng)。
惰性傳熱處理
能夠模擬顆粒作為惰性物質(zhì)在流場中傳遞熱量的過程，有助于分析顆粒溫度變化對流動行為、顆粒沉積、熱交換設(shè)備性能等方面的影響。
展開 這是在流體中文網(wǎng)上的一個求救帖， 說不論如何也看不到顆粒軌跡， 我覺得很有趣，就把這個例子作了一下
仔細(xì)看了一下設(shè)置，基本沒有什么問題，有幾個地方應(yīng)該注意一下，5 N# G) U* y8 u' s
注意number設(shè)置，1[s kg^-1] 也就代表只有一個顆粒了，所以后處理只能看見一個小不點(diǎn)
如果改變此設(shè)置，給定100個入射顆粒，后處理就有大量顆粒軌跡了
還有個問題， 作者說看不到自己定義的顆粒噴射軌跡， 應(yīng)該注意定義噴射位置是否正確，這是我們?nèi)菀缀鲆暤囊粋€錯誤
最好把定義的入射位置可視化顯示一下：入射位置跑到流體區(qū)外面去了。。。)
展開 在
粒子追蹤模塊
中，我們無需輸入冗長的力表達(dá)式，一系列可能的粒子力都已經(jīng)在軟件中內(nèi)置。下圖顯示了流體流動的粒子追蹤 接口中可用的力。。
流體流動的顆粒追蹤接口中不同的粒子力選項。
顆粒的介電泳分離
用于智能手機(jī)的醫(yī)療分析和診斷類應(yīng)用將快速增長。我們可以想象，在未來智能手機(jī)能與一個可以采樣和分析血液的硬件結(jié)合起來使用。
假設(shè)這樣一個案例，對其進(jìn)行分析可以分為三個步驟：
使用直接連接到智能手機(jī)的硬件提取血液，并計算平均血小板和紅細(xì)胞直徑。
計算紅細(xì)胞和血小板的分離效率。這種效率需要很高，以便對分離的紅細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步診斷。
使用計算出的最佳分離條件，用連接到智能手機(jī)上的硬件分離紅細(xì)胞。
COMSOL Multiphysics 仿真 App 的重點(diǎn)是上述整個分析過程的第 2 步。通過利用血小板是血液中最小的細(xì)胞，并且具有與紅細(xì)胞不同的介電常數(shù)和電導(dǎo)率這一事實，可以使用介電泳進(jìn)行基于尺寸的血液分離；換句話說，就是可以將紅細(xì)胞與血小板分離。
紅細(xì)胞是最常見的血細(xì)胞類型，也是脊椎動物機(jī)體通過循環(huán)系統(tǒng)的血流向身體組織輸送氧氣的主要手段。血小板，也稱為凝血細(xì)胞，是具有止血功能的血細(xì)胞。
我們使用 App 開發(fā)器，創(chuàng)建了一個仿真 App，該 App 使用流體流動顆粒追蹤 接口中提供的介電泳力 功能演示了血小板與紅細(xì)胞（RBC）的連續(xù)分離。(創(chuàng)建該仿真 App 還需要以下其中一種模塊：
CFD 模塊
、
微流體模塊
或
地下水流模塊
以及
MEMS 模塊
或
AC/DC 模塊
。)
該仿真 App 是基于 N.
展開 Discrete Phase Model（DPM）是CFD中用于求解流體中顆粒運(yùn)動問題，比如粉塵、液滴或氣泡。跟連續(xù)介質(zhì)流體不同，這種離散相可以被單獨(dú)追蹤或成組追蹤
DPM中，需要定義兩種不同相，連續(xù)相跟顆粒相。兩相通過控制方程中的源相進(jìn)行耦合。
DPM的物理模型
跟單相流一樣，連續(xù)相通過歐拉模型建模。拉格朗日模型用于追蹤顆粒相，并基于網(wǎng)格中流動的變量（速度 、密度等）調(diào)整顆粒的運(yùn)動軌跡。
反過來，顆粒相也可以通過源項調(diào)整動量、溫度、組分等，影響連續(xù)相的流動。包括顆粒/液滴的蒸發(fā)。
計算中，顆粒被當(dāng)移動的點(diǎn)質(zhì)量，受到周圍流動、重力及其他顆粒引起的作用力。每個顆粒表征一個真實的顆粒或一組真實的顆粒群（取決于具體的應(yīng)用）。
一般要求第二相的體積分?jǐn)?shù)小于10%，才能夠使用DPM模型，且網(wǎng)格尺寸要大于顆粒直徑。由于未考慮顆粒體積變化及顆粒之間碰撞影響，因此會降低部分精度。
DPM模型的應(yīng)用
以下是DPM模型常見的應(yīng)用場景：
噴霧模擬：比如噴霧干燥和噴漆、噴油器特性；
顆粒追蹤：追蹤流動中顆粒的運(yùn)動，例如沉積物運(yùn)移、芯片中微管道顆粒運(yùn)動，污染物擴(kuò)散或者粉塵擴(kuò)散等。
燃燒模擬：對燃料固體顆粒或者油滴建模。
Stokes數(shù)
Stokes數(shù)是流體力學(xué)中描述顆粒與流體相互作用的核心參數(shù)，其定義為顆粒弛豫時間與流體特征時間的比值：
中為顆粒弛豫時間（反映顆粒速度衰減至流體速度所需時間），
為流體特征時間（與流動的時空尺度相關(guān)），與系統(tǒng)的特征長度及特征速度有關(guān)，.
當(dāng)遠(yuǎn)小于1時，顆粒可以緊跟著流體運(yùn)動，此時，采用DPM、Mixture或歐拉都可以，取決于其他參數(shù)。
當(dāng)大于1時，顆粒獨(dú)立于流體運(yùn)動，DPM或者歐拉模型二選一。
展開 使用fluent多相流模型進(jìn)行磨料射流拋光仿真，主要包括網(wǎng)格劃分、模型設(shè)置、顆粒追蹤、后處理等文件，贈送視頻教程和答疑
顆粒追蹤的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
顆粒追蹤的最新內(nèi)容
模擬采用了歐拉-拉格朗日框架，將氣相（空氣）處理為連續(xù)介質(zhì)，并利用離散相模型（DPM）追蹤粉塵顆粒（TiO?）的運(yùn)動。
關(guān)鍵詞：文丘里洗滌器；CFD；離散相模型（DPM）；除塵效率；多相流
2. 計算模型與設(shè)置
2.1 幾何模型與網(wǎng)格
計算模型幾何結(jié)構(gòu)包含收縮段、喉部和擴(kuò)散段。
當(dāng)Length Scale被定義時：，當(dāng)step length factor被定義時，（表示粒子穿越當(dāng)前網(wǎng)格所需估計時間
兩者的不同之處在于，step length factor允許Fluent根據(jù)粒子穿越網(wǎng)格所需的時間步數(shù)來計算時間步長
顆粒追蹤選項
穩(wěn)態(tài)粒子追蹤與穩(wěn)態(tài)流動
非定常粒子追蹤與穩(wěn)態(tài)流動
非定常流動中的非定常粒子追蹤，包括相同顆粒與連續(xù)相時間步長，
DPM模型的應(yīng)用
以下是DPM模型常見的應(yīng)用場景：
噴霧模擬：比如噴霧干燥和噴漆、噴油器特性；
顆粒追蹤：追蹤流動中顆粒的運(yùn)動，例如沉積物運(yùn)移、芯片中微管道顆粒運(yùn)動，污染物擴(kuò)散或者粉塵擴(kuò)散等。
燃燒模擬：對燃料固體顆粒或者油滴建模。
在這個模型中，連續(xù)相采用歐拉方法進(jìn)行描述，而離散相則通過拉格朗日方法追蹤每個顆粒的運(yùn)動軌跡。這樣可以詳細(xì)地分析氣泡在液體中的運(yùn)動、碰撞、合并等過程，為深入研究氣液兩相流的微觀機(jī)制提供了有力工具。
Cradle CFD是一款通用CFD軟件，可用于模擬各種物理現(xiàn)象，包括傳熱、流體流動、顆粒追蹤等，以速度，準(zhǔn)確性和易上手等優(yōu)勢而聞名。
大藝科技團(tuán)隊對南京中和至誠團(tuán)隊（海克斯康簽約代理）提供的技術(shù)支持給予了高度評價。在項目初期，團(tuán)隊面臨著技術(shù)可行性和實施方案的雙重挑戰(zhàn)。他們提供了詳盡的實施指導(dǎo)和技術(shù)解答，確保了大藝科技團(tuán)隊能夠順利推進(jìn)項目。
圖 1 (a) 計算網(wǎng)格 (0.25mm) ；(b) 局部放大
表 2 模擬中運(yùn)用的相關(guān)子模型
3、模擬結(jié)果
3.1 無反應(yīng)噴霧案例的驗證
拉格朗日顆粒追蹤法(LPT) 因?qū)崿F(xiàn)難度較小，計算量相對較小而被廣泛應(yīng)用于高壓噴霧模擬。然而，很多報告指出歐拉-拉格朗日的噴霧模擬計算的精度與網(wǎng)格大小密切相關(guān)。
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NextLeap Aeronautics使用海克斯康的Cradle CFD開發(fā)了一個模擬高海拔測試的虛擬環(huán)境。這最大限度地降低了成本，同時將測試時間從幾周縮短到幾天。
渦輪葉片顆粒流仿真
案例二：重力塔液滴冷卻優(yōu)化
某化工廠采用重力塔進(jìn)行工藝液體的冷卻處理，通過ParticlePro模塊所采用的歐拉-拉格朗日顆粒追蹤模型以及可壓縮模型對重力塔中液滴過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，數(shù)值模擬過程中考慮了液滴換熱效果。
應(yīng)用該模擬模塊的拉格朗日粒子追蹤功能，模擬單個液滴在塔內(nèi)的運(yùn)動軌跡，包括液滴在重力、浮力、阻力、湍流作用下的上升、碰撞、蒸發(fā)等過程。
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</p><p><strong> </strong></p><p><strong>求解：計算穩(wěn)定高效，在多相流及復(fù)雜湍流方面有突出優(yōu)勢</strong></p><p>? 多尺度多相流模型：適用于不同尺度問題、不同流型下的兩相流和多相流計算，可處理界面追蹤、系綜平均、拉格朗日顆粒追蹤等問題。高精度界面追蹤，采用Level-Set方法在計算兩相表面張力時更為精確。
