顆粒沉積的案例
空間液滴操控及顆粒沉積研究取得重要進展
在過去的二十年里，液滴蒸發中的微流動和顆粒沉積引起了科學家極大的研究興趣，這既因為蒸發過程中蘊含著豐富的物理學現象，例如常見的“咖啡環效應”，又由于其在綠色印刷、微納器件制備、疾病診斷等領域展現出廣闊的應用前景。同時，作為人體體液等復雜體系的一種簡單模型，研究膠體液滴的操控、蒸發及顆粒沉積，可為未來空間探索任務中的復雜流體管理、資源再生與利用、宇航員生理狀況監測等提供理論指導和技術支持。然而，蒸發中的膠體液滴是一個高度非平衡體系，存在復雜的傳熱傳質和能量交換過程，顆粒沉積理論仍不完善，這大大限制了其應用。
近期，中科院力學所微重力重點實驗室王育人團隊針對空間中膠體液滴操控及液滴內顆粒沉積動力學的研究取得重要進展。一是基于實踐十號（SJ-10）衛星提供的高水平微重力實驗平臺，集成表面浸潤性修飾、復雜流體均勻分散等多項關鍵技術，發展了一套空間復雜流體管理系統，成功實現了膠體液滴在太空的生成和操控。相關結果發表在Langmuir (W. Li, H. Sun, D. Lan, and Y. Wang, 2018, DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b00219)及Microgravity Sci. Technol. (W. Li, D. Lan, Z. Sun, B. Geng, X. Wang, W. Tian, G. Zhai and Y. Wang, 2016, DOI: 10.1007/s12217-016-9497-6)上，并授權多項國家發明專利。二是首次在咖啡環內部發現了二維網絡狀圖案，提出去浸潤和顆粒組裝之間的相互耦合機制是決定沉積結構的主要原因。通過進一步研究，發現重力沉降、氣液界面收縮及毛細補償流在蒸發不同階段的相互協同和競爭共同影響了顆粒的聚集狀態，提出了正置和倒置液滴中顆粒運動的追擊和相遇機制。
展開 基于低成本TiN/生物碳泡沫的高效太陽能蒸汽發生器
同濟大學楊修春課題組將氮化鈦納米顆粒沉積在經過碳化處理的木塊上, 得到一種新型 的雙層太陽能蒸汽發生材料. TiN納米顆粒具有比以往報道過的光熱轉換材料(如等離子體金屬、碳基材料和半導體納米材料)更好的穩 定性、更經濟的價格、更低的毒性、更寬和更強的光吸收等多重優點.
圖1 太陽能蒸汽發生器示意圖
TiN納米顆粒的沉積量以及基底的厚度和類型對水的蒸發速率和 太陽能-蒸汽轉換效率有重要影響. 在模擬太陽光強度為1 kW m?2下, 該材料具有92.5%的太陽能-蒸汽轉換效率, 這是已知的木基光熱轉 換材料中的最高效率. 此外, 該材料具有良好的可重復利用性.
本工作近期發表于Science China Materials, 2018, doi: 10.1007/s40843-018-9353-5
展開 基于Ansys Fluent 的顆粒分離/過濾解決方案
過濾是指通過特殊裝置將顆粒移除，將流體提純凈化的過程。過濾的方式很多，應用的物系也很廣泛，固-液、固-氣、大顆粒-小顆粒等。本文主要講述如何通過Fluent軟件實現在設備工作場景中的顆粒分離/過濾。
目錄
1. Eulerian method（瞬態方法）
2. DPM
3. DDPM
1. Eulerian method（瞬態方法）
此方法適用于高負載(顆粒體積含率較高)的情況。
? 固定速度:多孔介質中第二相(次要相)顆粒速度設置為0
? 多孔介質/膜外面的顆粒將會堆積
? 堆積的顆粒造成的壓降通過顆粒與流體之間的曳力描述
假設所有的顆粒都被捕捉，將多孔介質中的顆粒速度約束為0，從而阻止顆粒通過多孔介質。
2.DPM
方法:一系列的穩態仿真結果(也可應用于非穩態計算)
(1) 通過UDsF獲得顆粒在膜上的沉積；
(2)基于顆粒在膜上的沉積分布，根據沉積量調整阻力；
假設在膜兩側施加定常壓力，每次釋放的顆粒，都將沉積到過濾層。注意:沉積發生在尖端和凹槽處。
隨著沉積物的積累，流量將會將會輕微的發生變化。
Deposit vs. Mass Flow Rate (kg/s)
1. 0.0089773936
2. 0.0086228549
3. 0.0075318487
4. 0.0070381071
顆粒沉積在過濾膜上的相關UDFs
完整版資料請前往公眾號”笛佼科技“菜單欄”干貨福利“查看
展開 南京大學PNAS：提高電池安全性，金屬鋰原位觀測重要進展！
基于等離激元的原位探測平臺，一方面可以無損的，快速的探測各種情況下（包括不同的電流密度，溫度等）金屬鋰的沉積過程，判斷不同電解液的枝晶抑制效果；另一方面，也能作為電池實際運行過程中鋰枝晶的預警方式，從而提高電池的安全性能。
圖一：原位等離激元探測金屬鋰沉積過程：a，原位探測的裝置示意圖（包括平面電池結構，反射光譜測試），b，鋰金屬沉積過程的兩種形貌演化：周期性鋰顆粒陣列的生長（上圖）和無序鋰枝晶的形成（下圖），c，對應兩種形貌演變的反射光譜：周期性鋰顆粒沉積（上圖）和無序鋰枝晶的形成（下圖）。
課題組博士生金艷為該論文的第一作者，朱嘉教授與周林副教授為論文的通訊作者，該工作得到了佐治亞理工大學Wenshan Cai教授和南京大學張會剛老師幫助和支持，獲得了祝世寧院士的指導與支持。研究得到了國家重點基礎研究計劃，國家自然科學基金委群體及面上項目，中央高校基本科研業務費專項基金，江蘇省優勢學科等項目的支持。（來源：南京大學）
展開 
下一代新型碳纖維即將”出世”,竟然能實現”自我檢測”
原標題: 多功能復合材料碳化硅納米顆粒沉積碳纖維的滾動條式加工.
來源:前瞻網
CFDPro顆粒流仿真 | 基于拉格朗日粒子追蹤方法，模擬復雜顆粒的流動現象
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。
化工與材料工程：涵蓋反應器內顆粒流動與混合優化以及顆粒填充與成型過程控制。
農業與食品工程：應用于種子播撒與肥料施用技術優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，專為解決復雜顆粒流動現象而設計，可用于發動機吸雨吸雹、發動機葉片顆粒流、微小粒子撞擊損傷等應用場景的仿真分析。
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湍流擴散模型，用于描述顆粒在湍流背景下的隨機擴散行為，考慮了顆粒與流體微團之間的相對速度差異及湍流脈動對顆粒擴散的影響；稀相模型和密相模型的靈活切換，適應不同顆粒濃度條件下的模擬需求。
先進顆粒特性處理
顆粒旋轉模型，考慮顆粒在流場中因受力不平衡導致的自轉；馬格納斯升力模型，模擬顆粒在流場中由于形狀、旋轉和流體黏性引起的額外升力效應。
惰性傳熱處理
能夠模擬顆粒作為惰性物質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、熱交換設備性能等方面的影響。
展開 【新品推薦】英國alphasense 顆粒物檢測器 PM2.5傳感器 - OPC-R2
OPC-N3的其他功能包括改進的空氣動力學，減少顆粒沉積，更好的小顆粒檢測和擴展的上部尺寸測量。因此，OPC-N3可以在廣泛的應用范圍內進行測量，從潔凈室到污染水平高達2000μg/m3（PM2.5）的區域，所有這些都具有能夠測量花粉的獨特功能。
OPC-R系列
OPC-R系列在一個設備中提供了優異的性能，該設備不僅非常小，只有70毫米長x 21毫米直徑，而且非常經濟。OPC-R2取代了OPC-R1，帶來了比其前身更好的小顆粒檢測、更低的風扇噪聲和更好的EMC保護。R1和R2具有相同的電源要求、通信協議和數據格式，這意味著從R1升級或轉換到R2是無痛的。
采用最先進的激光散射技術，OPC-R系列設備受益于0.3 L/min流速的清潔流道和準直光學元件。我們的可移動流量出口適配器可方便地進行系統集成，SPI接口和PC分析軟件可簡化數據收集和分析。OPC-R2有16個大小的垃圾箱，可以每秒記錄PM1、PM2.5和PM10以及大小直方圖，這在應用程序需要的不僅僅是PM時至關重要。
關于英國Alphasense
英國Alphasense公司是一家研發、生產各類優質氣體傳感器的專業廠商，已經獲得全球許多客戶的認可。我們向許多世界著名的OEM制造商提供優質氧氣傳感器、CO2傳感器、有毒氣體傳感器和可燃氣體傳感器等系列優質傳感器。
如果您制造便攜式或固定式工業氣體檢測報警器、煙氣分析儀或環境監控儀，那么Alphasense傳感器就有您需要的解決方案。
英國Alphasense公司是工采網的忠實合作伙伴！需了解Alphasense氣體傳感器價格、Alphasense氣體傳感器報價請聯系工采網官網在線客服，也可以在線留言或致電咨詢，感謝你的來訪！
展開 《Nature》：一種直接3D打印金屬納米結構的技術！
離子積累可以防止納米顆粒沉積在掩膜上，并在每個孔周圍形成一個靜電透鏡。這種透鏡聚焦帶正電的氣溶膠，而不會造成在使用模板光刻時發生的堵塞(圖1插圖)。該含孔掩模與其他3D打印技術中的噴嘴類似，但由于靜電聚焦，打印結構的寬度要比孔的尺寸小得多。在掩模下面形成了一條聚合電場線(法拉第線)，它將氣溶膠射流連接到不斷增長的3D結構的頂端(圖1a，插圖)。可以通過把納米級轉換成三維，來操縱生長結構。
圖1 三維納米管的原理圖和表征。
本文中，研究者的打印過程發生在干燥的氣氛，不需要聚合物或油墨。相反，離子和帶電荷的氣溶膠粒子，被引導到一個包含一組空穴的介電掩膜上，這些空穴漂浮在偏置硅襯底上。這些離子聚集在每個洞周圍，產生靜電透鏡，將帶電的氣溶膠粒子聚焦成納米級噴射。這些射流由在含孔掩模下形成的聚合電場線引導，其作用類似于傳統3D打印機的噴嘴，使氣溶膠顆粒能夠3D打印到硅基板上。通過在打印過程中移動襯底，研究者成功地打印出了各種3D結構，包括螺旋、懸垂的納米管、圓環和字母。此外，為了展示研究者技術的潛在應用，研究者打印了一組垂直裂環諧振器結構。
圖2 打印尖端定向生長模式和懸垂納米管的SEM圖像。
圖3 螺旋結構的掃描電鏡圖像和模型預測。
圖4 表面書寫模式的打印與三維等離子體超材料的光學表征。
綜上所述，研究者介紹了一種使用帶電氣溶膠為基礎的3D納米打印技術。這種完全干燥的技術，不涉及聚合物或油墨，使用自一致的電場線，作為在大氣條件下的繪圖工具。這兩種打印模式——尖端定向的3D生長和表面書寫——有助于打印各種結構，包括螺旋、懸挑的納米管、環形結構和字母等。
展開 Ansys氣液設備典型應用
冷凝對管材的影響
Ansys技術方案
‐ ANSYS CFD內部含有豐富的多相模型，冷凝和蒸發模型，SMB 沸騰模型，能夠幫助計算蒸汽、液體和冷凝水的體積分數，研究冷卻液損失對熱交換器性能的影響，管材和殼體上的熱負荷和結構載荷
推薦Ansys模塊
‐ CFD Premium + HPC pack+ Mechanical Enterprise + ncode
Condensation profile on heat exchanger tubes
鼓泡塔
設計中的難點
- 鼓泡塔具有良好的傳熱性能、結構簡單易于制造等特點，在石化石化領域有著廣泛的應用，但鼓泡塔內涉及復雜的多相流動，致使反應器設計放大存在困難
- 在不同操作條件下存在明顯的流型轉變，預測流型的變化困難；需要了解鼓泡塔內氣泡直徑分布，氣泡直徑影響著鼓泡塔內氣含率以及傳質反應性能
- 需要設計合理的分布器以及內構件
Ansys技術方案
‐ ANSYS Fluent內有著豐富的多相流模型能夠模擬鼓泡塔，針對流域的轉變模擬，ANSYS Fluent推出了AIAD模型(ANSYS 獨有)；針對流型轉變模擬，ANSYS Fluent推出了GENTOP模型(ANSYS 獨有)
‐ Population Balance Model能夠幫助計算氣泡直徑的分布
‐ ANSYS Fluent中豐富的相變模型和傳熱反應模型，以及豐富的相變模型和傳熱
反應模型
推薦Ansys模塊
‐ ANSYS CFD Premium + HPC pack
噴淋塔
設計中的難點
‐ 噴淋過程是復雜的多尺度問題，在設計時需要防止墻壁過多液體或者顆粒沉積
展開 顆粒動力學 | Ansys Rocky 助力擴展和增強多物理場仿真
換熱器的Ansys Fluent速度仿真結果
圖片底部：由Ansys Rocky預測的顆粒沉積
此外，Rocky還可與Ansys Maxwell和Ansys EMA3D Charge進行耦合，以研究受電磁（EM）場影響的帶電粒子。由EM求解器計算出的磁場，將作為點云被導入到Rocky中。
同時，借助Ansys optiSLang流程集成與設計優化軟件，現有的集成還可以執行設計優化分析。
一切皆有可能
無論是從田野到工廠，還是從礦山到制藥和醫學實驗室，Ansys Rocky的應用潛力無限。我們期待與Rocky團隊展開更密切的合作，共同將顆粒動力學應用擴展到DEM的傳統范圍之外。
展開 仿真應用 | Rocky DEM與ANSYS Fluent聯合仿真
圖8-Fluent中流體計算邊界條件和結果
圖9-不同的阻力定律（Schiller-Noumann定律和Ganser定律）下顆粒的分離情況
RockyDEM和Fluent雙向耦合計算
工業中泵是常用的設備，當傳遞的介質含有顆粒時，顆粒與設備的相互作用是影響設備的重要因素。采用Rocky DEM和Fluent雙向耦合的方式，能夠考慮顆粒的形狀、顆粒的沉積、顆粒與顆粒之間的碰撞、顆粒與葉片以及壁面之間的碰撞等因素。
圖10-計算模型和邊界條件
圖11-顆粒在泵內運動軌跡及堆積情況
圖12-泵內流線和顆粒濃度分布
展開 
日本三菱：高精度點陣成型3D打印新技術
該技術采用激光定向能量沉積（DED）方法，這是一種增材制造工藝，其中聚焦的熱能在材料沉積時熔化它們。
DED工藝類似于材料擠出的過程，但是在DED 3D打印方法中，供應材料顆粒或線材的噴嘴安裝在多軸臂上。它可以在多個方向上移動，而不是固定到特定軸，并且可以從任何角度將進給供應到目標表面上。然后，該模型逐層地從底部到頂部構建在表面上。通過控制進給速率和金屬線或顆粒沉積在表面上的角度來控制3D模型的形狀。
DED專門用于打印金屬和合金的3D模型，并且常用于修復和維護結構部件。該技術可高速的生成高質量的3D零件。三菱電機認為，其新技術將在各種應用中提高生產率，例如飛機和汽車零件的近凈成型和堆積修復，以及空心和懸垂形狀。該技術還可以與使用其他制造方法生產的部件串聯使用。
新技術使用普通且相對便宜的激光焊絲。新技術提供的另一個好處是顯著提高了精度，因為與連續成型技術相比，形狀精度提高了60％。與傳統技術相比，傳統技術的問題氧化可以減少20％以上，因為高溫區域限于窄點形成區域。
三菱電機預計在截至2021年3月的財政年度內推出商業版點陣成型技術。
三菱電機將在第29屆日本國際機床展覽會（JIMTOF2018）上展示新技術，這是一項為期6天的活動，將于11月1日至2018年11月6日在東京國際展覽中心舉行。
2016年6月，南極熊在東京參加日本工業展期間看到日本三菱公司的展位，據南極熊了解，三菱電機研究實驗室（MERL）正在使用5軸增材制造技術——也就是一些人所謂的5D打印——來制造強度要比常規3D打印強3至5倍的部件。
從戰斗機到液晶電視，日本跨國企業三菱幾乎涉足了電子和電氣設備的幾乎每個領域。該公司在世界各地運營，但是有一些最重要的研究活動實際上是在美國發生的。
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 檢測空氣質量的顆粒物傳感器介紹以及工作原理
Alphasense OPC–N系列顆粒物傳感器
為了應對高污染城市環境中的長期項目，Alphasense進一步加固了OPC-N系列，并根據商業應用的需求改進了功能。最新的OPC-N3具有與舊的OPC-N2相同的尺寸和電源/接口，但是它現在的尺寸從0.35μm到40μm，并分為24個大小的箱子。
OPC-N3的其他功能包括改進的空氣動力學，減少顆粒沉積，更好的小顆粒檢測和擴展的上部尺寸測量。因此，OPC-N3可以在廣泛的應用范圍內進行測量，從潔凈室到污染水平高達2000μg/m3（PM2.5）的區域，所有這些都具有能夠測量花粉的獨特功能。
OPC-R系列
OPC-R系列在一個設備中提供了優異的性能，該設備不僅非常小，只有70毫米長x 21毫米直徑，而且非常經濟。OPC-R2取代了OPC-R1，帶來了比其前身更好的小顆粒檢測、更低的風扇噪聲和更好的EMC保護。R1和R2具有相同的電源要求、通信協議和數據格式，這意味著從R1升級或轉換到R2是無痛的。
采用最先進的激光散射技術，OPC-R系列設備受益于0.3 L/min流速的清潔流道和準直光學元件。我們的可移動流量出口適配器可方便地進行系統集成，SPI接口和PC分析軟件可簡化數據收集和分析。OPC-R2有16個大小的垃圾箱，可以每秒記錄PM1、PM2.5和PM10以及大小直方圖，這在應用程序需要的不僅僅是PM時至關重要。
展開 STAR-CCM+在工業攪拌行業的應用
固液懸浮模擬</p><p> · 對于需要讓固體顆粒均勻懸浮在液體中的過程（如結晶、生物發酵、礦物加工），可以模擬不同轉速下底部的顆粒懸浮情況（確定“離底懸浮”或“均勻懸浮”的臨界轉速），避免顆粒沉積導致的產品質量問題和設備損壞。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907164722-02.png?imageView2/0" alt="02.png"></p><p>5. 氣液分散模擬</p><p> · 在通氣攪拌釜（如發酵罐、廢水處理曝氣池）中，模擬氣體分布、氣泡大小、持氣量以及傳質性能（kLa值），優化 Sparger（氣體分布器）設計和操作條件，以提高氧氣或其它氣體的傳遞效率。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907164754-04.png?imageView2/0" alt="04.png"></p><p>6. 液液分散與萃取</p><p> · 模擬不互溶液體的分散過程，預測液滴的尺寸分布和相分離情況，用于萃取工藝的優化。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907165028-Scene_1_image_00700.jpg?imageView2/0" alt="Scene_1_image_00700.jpg"></p><p>7. 傳熱性能分析</p><p> · 模擬帶有夾套或內冷線圈的攪拌釜的傳熱過程，評估換熱效率，尋找強化傳熱的方法（如增加導流板、優化葉輪形式）。</p><p>8.
展開 