懸浮顆粒的案例
PFC中處理懸浮顆粒的兩種方法
在PFC的數值模型中，必然存在一些顆粒，與周圍的顆粒接觸少，這些模型對力學模型可以認為不起作用。但會導致模型不收斂（solve arat 1e-5）維持在某一值不再下降，這些顆粒稱為“懸浮顆粒”，對力學狀態影響較小。如果模擬動力分析時，懸浮顆粒過多時會導致能量衰減。
可以用以下兩種方法在PFC中處理懸浮顆粒：
方法一：找出懸浮顆粒并刪除
define identify_floaters ;該代碼適用于二維情況，若是三維則修改懸浮判斷條件為2
loop foreach local ball ball.list
ball.group.remove(ball,'floaters') ;;;
local contactmap = ball.contactmap(ball)
local size = map.size(contactmap)
if size <= 1 then ;懸浮顆粒判斷條件
ball.group(ball) = 'floaters'
endif
endloop
end
@identify_floaters
ball delete range group ‘floaters’
方法二：將懸浮顆粒的半徑放大，直到令滿足懸浮判定的顆粒數目為0.
展開 懸浮顆粒兩相流模擬 ￥500
<p>本案例基于COMSOL軟件模擬了不同密度大小的懸浮顆粒在混合溶液中的流動沉積情況，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/b699ae180a0943238523c7268d430935.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>密度較大顆粒的沉積情況</strong></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/85a95a81e397408fb3e8b3f4d11ad778.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>密度較小顆粒懸浮混合情況</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 硫酸銅溶液中懸浮顆粒的運動仿真 ￥800
基于COMSOL軟件的流體模塊和粒子追蹤模塊仿真了溶液內懸浮顆粒的運動過程，仿真結果如圖所示：感興趣的朋友，歡迎交流模型
粒徑為3mm的顆粒
布朗力：使用 CFD 工具分析粒子擴散
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
流體中懸浮顆粒的隨機運動會產生布朗力。
布朗運動的擴散性質可以用低雷諾數流體的 Stokes-Einstein 方程來解釋。
通過在微觀層面模擬粒子行為，可以預測復雜現實世界系統中的流體行為。
許多流體流動問題涉及對流動表現出的隨機性和與之相關的力的研究。在更大范圍內，這種隨機性會影響接觸物體的行為；例如，機翼穿過風或水流過轉子葉片。從更微觀的層面看，流體粒子可能由于粒子懸浮和分子碰撞而表現出隨機性。這就是布朗力原理。
在計算流體動力學中，該原理可用于模擬顆粒懸浮及其隨機性如何影響系統內的流動；例如，煙霧顆粒如何擴散到大氣中或懸浮顆粒如何影響水的流動動力學。
讓我們更深入地了解布朗力并了解其對流動模擬的重要性。
了解布朗力的本質
布朗力是流體由于分子碰撞而施加在懸浮粒子上的力。這種力是懸浮顆粒隨機運動的結果，也稱為布朗運動。布朗力在本質上是隨機的，即粒子的隨機運動導致力的方向和大小不斷變化。一個熱激發的分子足以啟動這種隨機運動，并且不需要主動力。
在許多情況下，這種力本質上是擴散的。擴散理論可以借助與流體接觸的球形粒子的 Stokes-Einstein 方程來解釋。在數值上，這表示為：
注意：
D是擴散系數
KB 是玻爾茲曼常數
T 是絕對溫度
η 是動力粘度
r 是粒子的半徑
重要的是要注意，該方程是針對低雷諾數流體假設的，即該方程對于速度較低的較小顆粒更為有效。該方程表明擴散系數對流體顆粒的溫度和粘度以及懸浮顆粒的大小的依賴性。這種理解對于微流體系統設計或擴散分析領域中布朗力的模擬至關重要。
展開 
科學家用4D打印發明新型“超材料”
為了獲得具有動態可調剛度的FRMM，研究人員將磁流變流體懸浮液(MR)引入三維打印聚合物管的核心，也就是蜂窩單元和晶格的構建模塊。MR是由懸浮在非磁性液體中的鐵磁性微粒組成的，在磁場的作用下，MR的粘度會迅速變化。在沒有磁場的情況下，MR流體則表現為懸浮顆粒隨機分布的液體，懸浮顆粒會在平面基底上沉積時自由流動形成池。
當施加磁場時，懸浮顆粒沿磁場線排列成鏈，形成針狀、葉片狀結構。當MR流體中的有序顆粒受到磁場作用，流體粘度單調增加，直至飽和。此時，進一步加強磁場，并不會產生額外的流變效應。
在提出理論后，研究團隊進行了相當復雜的測試和驗算，本文就不一一羅列了。簡單說，要制造這種包括支柱、蜂窩單元和晶格的3D結構，要用到一種光化學掃描紫外線添加劑制造技術，名為大投影面積微立體光刻技術(LAPμSL)。通過這種技術，用固化液體樹脂形成固化2D層，再將基片放入樹脂浴中，掃描堆棧中放入后續圖像形成下一層。這個過程將一直進行，直到生成一個3D部件。
實驗結果是，研究團隊造出了可調FRMM，其具有大動態范圍，對遠程應用磁場具有快速和可逆的機械響應。同時，通過對單個磁流變桿的制作和測試，他們還開發了一個經驗校準的模型，用來預測FRMM網格的磁力學響應，為未來的設計優化工作提供支持。
此外，他們還創造了一種以3D打印技術和可控流體輸送方法為基礎的新制作流程，未來的FRMM可能由主動尋址的微流體網絡組成，其中MR流體組成可以在空間和時間上進行調整，以進一步擴展設計和可訪問的屬性空間。此外，磁場調整可以增強方向控制，適用于更廣泛的變形模式和應用環境。最終，FRMM可能被廣泛應用于一系列新興應用，包括軟體機器人、快速適應頭盔和具有消振性能的智能可穿戴設備。
展開 管道設計中如何選購合適的閥門？
帶有懸浮顆粒的介質用閥門
當介質中帶有懸浮顆粒時，最適于采用其關閉件沿密封面的滑動帶有擦拭作用的閥門。如果關閉件對閥座的來回運動是豎直的，那末就可能夾持顆粒，因此這種閥門除非密封面材料可以允許嵌入顆粒，否則只適用于基本清潔的介質。球閥和旋塞閥在啟閉過程中對密封面均有擦拭作用，故適宜用在帶有懸浮顆粒的介質中。
目前，無論在石油、化工，還是在別的行業的管道系統，閥門應用、操作頻率和服務千變萬化，要控制或杜絕那怕是低微的泄漏，最重要、最關鍵的設備還數閥門。管道的最終控制是閥門，閥門在各個領域的服務和可靠表現是獨一無二的。
展開 混合懸浮液中顆粒的沉降數值模擬 ￥1500
<p>本案例基于COMSOL軟件仿真了管中內合懸浮液受到重力作用下的顆粒自由沉降過程，仿真結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202208/619931c1eb234fabb9b2b5a4a8200bc5.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開 洗衣機中濁度傳感器的應用
濁度是由水中的懸浮顆粒引起的，懸浮顆粒會漫反射入射光，通常采用90度方向的散射光做為測試信號。由于散射光與濁度符合多段線性關系，而且光源強度和溫度變化均會影響測量結果的準確性，經多次實驗研究和理論推算，發現散射光與透射光的比值與濁度符合線性關系。
濁度傳感器AR-TS-300B是一種專門用于家電產品的低成本傳感器，采用散射光與透射光比值代替單純的散射光測量濁度，傳感器的準確度、可靠性提高，維護更加簡單，抗污性增強。
主要用于洗衣機、洗碗機等產品的水污濁程度的測量，通過把水的污濁度轉換為0~5V的模擬電壓輸出來表示所洗物品潔凈程度，從而實現智能洗滌。
濁度傳感器 AR-TS-300B 參數：
展開 CFD學習：推導沉降速度的斯托克斯定律
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
如果流體中存在顆粒或成分，它們會加速，直到摩擦力等于重力的凈力。
沉降速度的大小給出了顆粒和流體的相對速度的概念。
根據斯托克斯沉降速度定律，當顆粒的密度大于流體密度時，它會下降。
流體中沉積物或顆粒的運動與其沉降時間有關
流體中存在的成分或顆粒有時會分離；這方面的一些例子包括油氣分離和沉積物與液體的分離。流體中沉積物或顆粒的運動與沉降時間有關。沉降時間在分離過程中非常重要。粒子的沉降時間決定了它們上升或下降給定距離所需的時間。根據顆粒的沉降速度，分離方法會發生變化。
沉降速度受基于粒徑和系統類型的四個定律支配。斯托克斯沉降速度定律與較小的粒徑有關。
分離流體中的組分
根據顏色、形狀、大小等，分離流體中存在的組分可以是復雜的也可以是簡單的。組分的物理差異主要用于手動分離。基于設備的分離考慮了物理和化學差異的重要性。
沉降速度
當涉及到流體中存在的組分的分離時，沉降速度具有重要意義。如果流體中存在顆粒或成分，它們會加速，直到摩擦力等于重力的凈力。每當作用在流體中移動粒子上的阻力或摩擦力等于粒子的重量時，粒子開始以恒定速率下落。粒子停止加速并以恒定速度移動。粒子在流體中移動的這種恒定速度稱為沉降速度或終端下降速度。在沉降速度下，粒子的加速度為零。
顆粒大小和沉降速度
顆粒的大小影響沉降速度。當顆粒尺寸較小時，它們會更快地達到沉降速度。隨著尺寸的增加，達到沉降速度所需的時間增加。沉降速度是確定粒子上升或下降給定距離所需時間的量度。
沉降速度的大小給出了顆粒和流體的相對速度的概念。懸浮在流體中的顆粒大小直接影響沉降速度。例如，考慮小于 2 微米的懸浮顆粒。
展開 破解攪拌釜仿真難點：VirtualFlow應用案例及技術優勢
總的來說，攪拌釜通過攪拌器的旋轉，將物料混合、懸浮，并通過加熱和冷卻控制物料的溫度。通過物料的添加和排出口，實現了物料的進出過程。經過控制系統的監測和調整，可以實現攪拌釜工作的自動化和精確控制。
CFD在攪拌釜仿真方面的應用
CFD在攪拌釜仿真方面具有廣泛的應用，CFD仿真可以幫助工程師更好地理解和優化攪拌釜的設計和操作，以下是一些常見的應用領域：
流場分析：CFD可以模擬攪拌釜中的流體動力學行為，包括速度場、壓力場、濃度分布等。通過分析流場，可以了解攪拌釜中流體的運動狀態，并評估攪拌性能。
攪拌效率優化：通過CFD仿真，可以優化攪拌設備的設計和操作參數，以提高攪拌效果和混合均勻性。可以通過調整攪拌器的形狀、位置和轉速等參數，改善流體的混合和懸浮能力。
傳熱分析：CFD可以模擬攪拌釜中的熱傳導、對流和輻射傳熱等過程。通過分析攪拌釜中的溫度分布和熱流動狀況，可以評估加熱或冷卻系統的性能，并優化傳熱設備的設計。
攪拌釜內懸浮顆粒分析：CFD可以模擬攪拌釜中懸浮顆粒的運動軌跡、沉降速度和分布等屬性。這對于懸浮顆粒的沉降速度和顆粒分離等工藝有重要的應用價值。
流體-結構耦合分析：對于某些要求更全面的攪拌釜仿真，可以進行流體-結構耦合分析。這種分析可以考慮攪拌器的運動對流體流動的影響，同時也可以考慮流體對攪拌器的力學反作用。
CFD技術提供了一種有效的工具，可以在攪拌釜設計和操作的各個方面進行優化。通過CFD仿真，可以更好地理解攪拌釜內的流體和固體物料的運動行為，從而提高攪拌過程的效率和可控性。
展開 葉輪知識，總結的挺好的
顆粒在水壓力室內流動靠葉輪旋轉產生的渦流的推動下運動,懸浮顆粒運動本身 不產生能量,流道內和液體交換能量。在流動過程中,懸浮性顆粒或長纖維不與磨損葉片接觸,葉片多磨損的情況較輕,不存在間隙因磨蝕而加大的情況，適合于抽 送含有大顆粒和長纖維的介質。
主要幾何參數
Dj：葉輪進口直徑；
D1：葉片進口直徑；
dh：葉輪輪轂直徑；
b1:葉片進口寬度；
β1：葉片進口角；
D2：葉輪外徑；
b2：葉輪出口寬度；
β2：葉片出口角；
Φ：葉片包角；
Z：葉片數。
葉輪進口幾何參數對汽蝕性能有重要影響，葉輪出口幾何參數對性能（H、Q）有重要影響，兩者對泵的效率都有影響。
葉輪常見的問題及處理方法
一、鑄造缺陷
1.故障表現：流道夾雜；多肉；不光滑；沙眼；裂紋；縮松等。
2.處理方法：可根據實際情況進行磨削、補焊等方法，如果問題嚴重，需打廢重鑄。
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檢測空氣質量的顆粒物傳感器介紹以及工作原理
顆粒物（簡稱為“PM”）是懸浮固體顆粒與小液滴的混合物，可被吸入體內并可能導致嚴重健康問題。PM 包括特性（即形狀、光學屬性、尺寸和成分）各異的各種顆粒，但最常見的是按粒徑分為幾個子類。不同類別的顆粒物通常按照普通命名法“PMx”進行報告，其中“x”指懸浮顆粒混合物或“氣溶膠”中的最大顆粒直徑。例如，PM2.5 通常指直徑為 2.5 微米及更小的可吸入顆粒，PM10 指直徑為 10 微米及更小的顆粒，等等。在歷史上，為了評估我們呼吸的空氣質量，各國政府曾將特定顆粒物種類 PM10 和 PM2.5 定為重要的監測指標 , 。這是因為PM10 顆粒會刺激眼睛和喉嚨等外露器官黏膜，PM2.5 顆粒會一路通過肺部進入肺泡。PM1.0 和 PM4.0 等新顆粒物種類也將列入空氣質量監測設備的監測范圍。這些新的測量結果可以為傳統的 PM10 和 PM2.5 指標提供其它補充信息，以便進行更好的顆粒污染分析以及根據檢測的氣溶膠類型（例如室內塵埃與煙霧）研發適用于特定環境的監測設備。
常見污染源粒徑范圍（來源: John Wiley and Sons 2006 年出版的“住宅建設最佳實踐指南”）。
顆粒物一般定義包括粒徑不小于 100 納米的顆粒。而小于 100 納米的顆粒則按“超微顆粒”（或“UFP”）進行報告，本文將不予論述。在上述顆粒物定義范圍內 — 包括粒徑從 0.1 到 10 微米的顆粒，顆粒越小，它們便能越深入地穿過我們的呼吸道進入血液中，給我們的健康帶來更大的危害。世界衛生組織 (WHO) 將懸浮顆粒物報告為 1 類致癌物 和人類健康面臨的最大環境風險，每年約有 1/9 的死亡人群是因其而喪生 。上圖顯示了常見污染源的粒徑范圍，包括清除此種污染物所用的過濾技術
歷史上，人們曾用“質量濃度”（單位：μg/m3）測量 PM 值。
展開 混凝、絮凝、PAC、PAM傻傻分不清？一文帶你看懂！
而且，懸浮顆粒表面往往帶電（常常是負電），顆粒間同種電荷的斥力使顆粒不易合并變大，從而增加了懸浮液的穩定性。
Q：從原理上細糾，混凝和絮凝有啥區別？
A：混凝的過程是加入表面帶正電的混凝劑以中和顆粒物表面的負電荷，從而使其脫穩。絮凝則是聚合物的高分子鏈在懸浮的顆粒物之間架橋，從而使顆粒物聚集的過程。所以，混凝劑多為分子量低而正電荷密度高的水溶性聚合物，絮凝劑則一般是具有特定電性和電荷密度的聚合物。
聊了這么多，有沒有暈啊？其實，估計很多朋友已經發現了，二者的差異其實并不明顯界定，就是那種有點差別但又不界限明顯，實際上二者在使用時具有高度的重合性。所以，分不清是正常的……
那以后出門忽悠人的時候到底應該說混凝還是說絮凝呢？
小小的建議是：談到工藝咱們就說混凝！因為混凝概念大呀，肯定沒錯的！談到運行情況的時候可以說絮凝，比如“絮凝效果不錯，絮體很大”、“絮凝效果不行啊，換個絮凝劑試試”等等……get√了沒有？
其實，關于混凝劑和絮凝劑的定義其實也是五花八門，基本上常用的那些鋁鹽、鐵鹽、聚丙烯酰胺啥的既可以叫混凝劑也可以說是絮凝劑……至于助凝劑，有人定于它等同于絮凝劑，也有人認為助凝劑就是PAM……
如果你真的糾結，那么只能無奈的告訴你——不要在意這些細節！
展開 突破理論極限：我國提出超靈敏納米探測新技術！
如，在大氣污染物中，相比微米顆粒（PM2.5），納米懸浮顆粒可穿透人體肺部細胞和血腦屏障，對健康的威脅更大。而目前，靈敏度最高的光學傳感器可檢測10納米的微粒，已逼近理論極限。
近日，湖南師范大學教授景輝，提出了一種突破靜態腔探測理論極限的新方案，利用旋轉環形光學微腔，可使靈敏度達到目前最好的靜態腔的3倍，從而探測到更小的納米顆粒。這一結果日前發表在美國光學學會的旗艦期刊《光學》上。該工作不僅對靈敏探測技術有明顯實用價值，也為研究新型旋轉腔人工量子器件技術開辟了道路。
根據光學傳感器工作原理，當微粒靠近傳感器時會影響其中光的傳播，進而影響光輸出。通過在輸出端探測光學輸出的變化，就可實現微小粒子的檢測。不過，越小的微粒，引起的光學輸出變化越弱，越不容易被探測。目前實驗學家已通過抑制光學耗散或減小傳感器體積等方法來提高靈敏度，但受光耗散或器件體積不可能無限減小的限制，這些技術方案存在探測的理論極限。
景輝的這一旋轉光學微腔方案，開拓性地提出了利用相對論薩格納克效應，突破靜態光學腔量子探測的理論極限。相對于靜止的光學傳感器，這種不依賴光學耗散或器件體積，僅依賴機械轉速的旋轉腔傳感器可顯著增強微粒對光的影響，放大光學輸出的變化，進而突破量子探測理論極限，實現超高靈敏度探測
來源：科技日報；記者俞慧友
展開 激波作用下顆粒層動態演化的雙流體模擬
3.結論
本文工作采用計算流體力學軟件OpenFOAM自帶的雙流體模型及相應求解器，模擬高壓高速氣體與懸浮顆粒層之間的流體力學作用，主要研究結果如下：
（1）當高壓高速氣體抵達懸浮顆粒層時，會形成反射波和透射波；反射波的逆向傳播使得顆粒層上游氣相壓力先急劇增大，而后逐漸減小；透射波的傳播使得顆粒層下游壓力逐漸上升；沖擊過程中氣相夾帶作用使得顆粒層沿沖擊方向飄移，且顆粒層逐漸膨脹。
（2）模擬預測的顆粒層上游和下游檢測點處的氣相壓力變化，以及顆粒層左右界面位置的時間演化，都能與實驗結果很好的定量吻合，說明OpenFOAM中的雙流體模型和相應求解器能夠模擬預測沖擊條件下的氣固流體力學作用。
【參考文獻】
[1]薛琨,許俊彪,白春華.爆炸驅動顆粒射流形成與演化的實驗研究[J].振動與沖擊,2014(07):126-132+146.
[2]馮吉奎,皮愛國,劉源,景瑩琳.爆炸驅動亞毫米級金屬顆粒群的飛散特性[J].高壓物理學報,2019(06):173-181.
[3]張傳山,馮春,薛琨.爆炸載荷下脆性顆粒體系破碎特性的數值研究[J].計算力學學報,2022,39(03):307-314.
[4]蔣治海,龍新平,韓勇,等.炸藥爆炸驅動殼體破裂及液體噴射過程試驗研究[J].含能材料,2011,19(03):321-324.
[5]薛琨,余琪琪,白春華.爆炸驅動顆粒多相材料形成射流的實驗研究[J].北京理工大學學報,2013.
[6]薛琨,許俊彪,白春華.爆炸驅動顆粒射流形成與演化的實驗研究[J].振動與沖擊,2014,33(7):8.
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