نرم افزار کامسول مولتی فیزیک comsol

جریان دوفازی با تعامل سیال-ساختار – Two-Phase Flow with Fluid-Structure Interaction

مثال زیر تکنیک‌هایی برای مدل‌سازی تعامل مایع با ساختاری شامل دو فاز مایع را در کامسول مالتی‌فیزیک نشان می‌دهد. این مثال نشان می‌دهد که چگونه یک مایع سنگین‌تر می‌تواند با استفاده از تکنیک دلخواه لاگرانژی-اویلری (ALE) به همراه دو مرحله جریان، کاربرد فاز زمینه، حرکت را در یک مانع القا کند.

کامسول

ترموفورز – Thermophoresis

هنگامی که یک شیب دما در یک گاز وجود داشته باشد، ذرات معلق تمایل دارند از مناطقی با درجه حرارت بالا به پایین منتقل شوند. نیرویی که این اثر را ایجاد می‌کند، نیروی ترموفورزی نامیده می‌شود. مولکول‌های گازی که با ذره‌ای از سمت گرم برخورد می‌کنند دارای سرعت بالاتری نسبت به سمت سرد هستند که این امر منجر به ایجاد نیروی خالص به سمت مناطق سرد می‌شود. این اثر می‌تواند برای ایجاد رسوب گرمای حرارتی مورد استفاده قرار گیرد که می‌تواند ذرات نامطلوب را از یک گاز خوراک فیلتر کند. همچنین می‌توان از آن در رسوب شیمیایی بخار استفاده کرد و مانع از ورود آلاینده‌های ذرات بر روی سطح یک گیرنده شد. این مدل اندازۀ یک منطقۀ عاری از ذرات را در بالای یک سوسکتور گرم برای شیب‌های مختلف دما شبیه‌سازی می کند.

کامسول

جداسازی گلبول‌های قرمز – Red Blood Cell Separation

دی‌الکتروفوروز (DEP) هنگامی اتفاق می‌افتد که نیرویی بر روی یک ذرۀ دی‌الکتریک اعمال شود؛ زیرا این ماده در معرض میدان الکتریکی غیر یکنواخت قرار دارد. DEP کاربردهای بسیاری در زمینه دستگاه‌های پزشکی دارد که برای حسگرهای زیستی، تشخیصی، دستکاری ذرات و تصفیه (مرتب‌سازی)، مونتاژ ذرات و موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کامسول

ردیابی ذرات در میکروهم‌زن – Particle Tracing in a Micromixer

میکروهم‌زن‌ها بسته به میزان مخلوط‌کردن مورد نیاز و مقیاس طول، می‌توانند ثابت یا پویا باشند. برای هم‌زن‌های ایستا، عدد رینولدز باید زیاد باشد تا القای اختلال در اختلاط شود. غالباً میکروهم‌زن‌ها به دلیل اندازۀ مشخصۀ کوچک، در رژیم جریان چندلایه فعالیت می‌کنند. انتشار یک املاح در مایع در حال جریان نیز ممکن است از اندازۀ 10-10m² / s بسیار کوچک باشد. این نتیجه می‌تواند مقیاس‌های طول را به ترتیب مترها مخلوط کند – برای دستگاه میکروسکوپ به وضوح غیرقابل قبول است. هم‌زن‌های ایستا سعی می‌کنند با افزودن عناصر اختلاط، مشکل را کاهش داده تا گرداب را به جریان وارد کنند. یک هم‌زن پویا برای تقویت روند اختلاط از تیغه‌های چرخشی استفاده کرده و دستگاه‌های با مقیاس کوچک‌تر را امکان‌پذیر می‌کند. یکی از مضرات بزرگ یک هم‌زن پویا این است که قطعات متحرک مورد نیاز است. در این مدل از رابط‌های چرخش ماشین، جریان لایه‌ای و ذرات ردیابی برای رابط جریان سیال استفاده شده است.

کامسول

تمرکز اینرسی بین دو دیواره موازی – Inertial Focusing Between Two Parallel Walls

بیش از 50 سال است که این موضوع شناخته شده است که ذرات شناور خنثی در یک کانال جریان تمایل به مکان‌های خاص در مقطع کانال دارند. برای یک لولۀ استوانه‌ای یا دو صفحۀ موازی که دارای جريان خطى ناروان هستند، موقعیت تعادل در حدود 0.6 برابر شعاع لوله یا فاصله از دیواره‌های موازی به ترتیب حدود 0.2 برابر عرض کانال است. به این اثر Segre-Silberberg گفته می‌شود، در حالی که حلقه‌ای از ذرات با شعاع 0.6 برابر شعاع لوله گاهی اوقات حلقۀ Segre-Silberberg نامیده می‌شود.

پپروژه آماده کامسول comsol

شکم‌دادگی زنجیره چسبناک – Viscous Catenary

شکم‌دادگی، شکلی هندسی است که مطابق با منحنی بوده و به دنبال آن یک زنجیره یا کابل ایده‌آل در هر دو انتهای آن متصل شده و زیر وزن مخصوص خود آویزان است.

پروژه آماده کامسول comsol

جریان دوفازی با تعامل سیال-ساختار – Two-Phase Flow with Fluid-Structure Interaction

مثال زیر تکنیک‌هایی برای مدل‌سازی تعامل مایع با ساختاری شامل دو فاز مایع را در کامسول مالتی‌فیزیک نشان می‌دهد.

پروژه آماده کامسول comsol

حمل و نقل در دریچه الکتروکینتیک – Transport in an Electrokinetic Valve

این برنامه نمونه¬ای از جریان محور فشار و الکتروفورز را در یک سیستم میکروکانال سه¬بعدی ارائه می¬دهد.

پروژه آماده کامسول comsol

ترموفورز – Thermophoresis

هنگامی که یک شیب دما در یک گاز وجود داشته باشد، ذرات معلق تمایل دارند از مناطقی با درجه حرارت بالا به پایین منتقل شوند.

مثال آماده کامسول comsol

جریان چرخشی به دور یک دیسک چرخان – Swirl Flow Around a Rotating Disk

جریان چرخان کاربردی است که شامل جریان چرخشی ثابت در اطراف یک محور است.

مثال آماده کامسول comsol

جریان غیر قابل انعطاف ثابت از پشت صحنه – Stationary Incompressible Flow over a Backstep

این مدل آموزشی معادلات ناپایدار نویر-استوکس را در یک هندسه پشت صحنه با استفاده از رابط جریان لایه‌ای حل می‌کند.

مثال آماده کامسول comsol

معیار جریان لغزشی – Slip Flow Benchmark

این مدل یک الگوی معیار برای رابط جریان لغزشی است. این در محاسبات تحلیلی و عددی است. هوا در فشار اتمسفر از طریق میکروکانال هدایت شده که دو مخزن نگهداری شده در دماهای مختلف را به هم متصل می‌کند.

مثال آماده کامسول comsol

جداسازی از طریق الکتروکوآلسانس – Separation Through Electrocoalescence

استفاده از یک میدان الکتریکی در سراسر سیستم تعلیق مایعات غیر قابل رؤیت ممکن است قطرات همان فاز را به همبستگی تحریک کند.

مثال آماده کامسول comsol

افزایش حباب – Rising Bubble

روش تنظیم سطح برای مسائل مرزهای متحرک که توپولوژی هندسه با گذشت زمان تغییر می‌کند، مناسب است. حبابی از روغن که از طریق آب به بالا رفته و سرانجام با روغن در بالای آن ادغام می‌شود، باعث تغییر این نوع توپولوژی می‌شود.

مثال آماده کامسول

جداسازی گلبول‌های قرمز – Red Blood Cell Separation

دی‌الکتروفوروز (DEP) هنگامی اتفاق می‌افتد که نیرویی بر روی یک ذرۀ دی‌الکتریک اعمال شود؛ زیرا این ماده در معرض میدان الکتریکی غیر یکنواخت قرار دارد.

نرم افزار کامسول comsol

جریان منافذ – Pore-Scale Flow

این مدل غیر متعارف از جریان رسانای متخلخل، از جریان خزنده (استوکس) در میان رسانه‌های متخلخل استفاده می‌کند.

نرم افزار کامسول comsol

جدایی فاز – Phase Separation

جداسازی فاز هنگامی اتفاق می‌افتد که یک سیستم دودویی از حالت تک‌فاز پایدار و همگن خود در منطقۀ دوفاز نمودار فاز خود خاموش شود.

نرم افزار کامسول comsol

بهینه‌سازی پارامتری یک میکرودریچه تسلا – Parameter Optimization of a Tesla Microvalve

از میکروشیر تسلای بهینه‌شده توپولوژی به عنوان الهام‌بخش برای هندسۀ پارامتری استفاده می‌شود. بهینه‌سازی این هندسه با بهینه‌سازی بیش از یک جارو پارامتری، فرسایش و اتساع هندسه را در نظر می‌گیرد.

نرم افزار کامسول comsol

بهینه‌سازی پراکندگی باند در یک جریان الکتریکی از طریق میکروکانال خمیده – Optimizing Band Dispersion in an Electroosmotic Flow Through a Curved Microchannel

این مدل پراکندگی باند گونۀ خنثی را از طریق میکروکانال منحنی در یک جریان الکترواسمزی (EOF) بررسی می‌کند. با استفاده از ماژول بهینه‌سازی، بهینه‌سازی هندسی برای به حداقل رساندن پراکندگی ناشی از منحنی انجام می‌شود.

نرم افزار کامسول comsol

بهینه سازی یک میکرودریچه تسلا – Optimization of a Tesla Microvalve

این مدل یک بهینه‌سازی توپولوژیکی را برای یک میکروشیر تسلا انجام می‌دهد. یک میکروشیر تسلا جریان رو به عقب را با استفاده از نیروهای اصطکاک به جای قطعات متحرک مهار می‌کند.

نرم افزار کامسول comsol

جریان غیر نیوتنی – Non-Newtonian Flow

این مدل تأثیر چسبندگی وابسته به سرعت برشی را در جریان یک محلول پلی‌استایرن خطی نشان می‌دهد. برای این نوع جریان می‌توانید از مدل چسبندگی Carreau استفاده کنید.

نرم افزار کامسول comsol

مدل‌سازی کره در حال سقوط روی سطح آب – Modeling a Sphere Falling on a Water Surface

این مثال مدل‌سازی کره که در سطح آب قرار دارد را نشان می‌دهد. به طور خاص، این مدل حرکت نوسان‌کنندۀ یک کره شناور را از طریق هوا گرفته و با رابط هوا و آب در تعامل بوده تا در نهایت روی آب شناور شود.

نرم افزار کامسول comsol

ناپایداری دهانه – مش متحرک – Jet Instability — Moving Mesh

اثر ماراگونی منجر به سرعت لغزش در جهت مماس بر روی رابط مایع / سیال به دلیل شیب در ضریب تنش سطح می‌شود. هنگامی که ضریب تنش سطح ثابت باشد، ممکن است یک سیستم دو سیال در تعادل ایستا وجود داشته باشد.

نرم افزار کامسول comsol

نازل جوهرافشان – روش تنظیم سطح – Inkjet Nozzle — Level Set Method

اگرچه در ابتدا اختراع شده است تا در چاپگرها مورد استفاده قرار گیرد، جوهرافشان برای سایر نكات كاربردی مانند علوم حیات و میكروالكترونیك نیز اتخاذ شده است. شبیه‌سازی‌ها می‌توانند برای بهبود درک جریان سیال و پیش‌بینی طراحی بهینۀ جوهرافشان برای یک کاربرد خاص مفید باشند.

نرم افزار comsol

سطوح آزاد با مجموعه تراز، میدان حالت و مش متحرک: یک مقایسه – Free Surfaces with Level Set, Phase Field, and Moving Mesh: A Comparison

ما نتایج حاصل از مقایسه مجموعۀ تراز، میدان حالت و روش‌های مش متحرک را برای مدل‌سازی سطوح مایع آزاد در نرم افزار کامسول مالتی‌فیزیک ارائه می‌دهیم. مقایسه با استفاده از یک مسألۀ نمونه انجام می‌شود.

نرم افزار comsol

همرفت آزاد در یک محیط متخلخل – Free Convection in a Porous Medium

این مثال مدل‌سازی جریان زیر سطح را که در آن همرفت آزاد در محیط متخلخل تجزیه و تحلیل می‌شود، بررسی می‌کند. نتایج با نوشته‌جات منتشر شده در این زمینه مقایسه می‌شوند.

نرم افزار comsol

جریان Forchheimer Flow – Forchheimer

این مثال یک مدل آموزشی از اتصال بین جریان یک سیال در یک کانال باز و یک بلوک متخلخل متصل به یکی از دیواره‌های کانال است. این جریان توسط معادله نویر-استوکس در منطقۀ آزاد و نسخۀ اصلاح‌شدۀ Forchheimer از معادلات Brinkman در منطقۀ متخلخل شرح داده شده است.

نرم افزار comsol

خرابی چاه چندجانبه – Failure of a Multilateral Well

چاه‌های چندجانبه -آن‌هایی که دارای پاهای متعدد هستند که از یک چاه جدا می‌شوند- می‌توانند به طور موثری روغن تولید کنند؛ زیرا پاها می‌توانند به چندین ناحیۀ تولیدی رسیده و در اطراف نواحی غیرقابل نفوذ حرکت کنند. متأسفانه مهندسان حفاری اغلب باید مکانیکی چاه‌های چندجانبه را با آستر یا محفظه تثبیت کنند که می‌تواند میلیون‌ها دلار قیمت داشته باشد. رهاسازی چاه بی‌مصرف هزینه‌های ساخت را کاهش می‌دهد، اما خطر نسبتاً بالای خرابی فاجعه‌بار را هم در هنگام نصب و هم پس از شروع پمپاژ به دنبال دارد.

نرم افزار comsol

تبخیر در محیط متخلخل با میزان تبخیر زیاد – Evaporation in Porous Media with Large Evaporation Rate

تبخیر در رسانه‌های متخلخل یک فرآیند مهم در صنایع غذایی و کاغذی، در میان دیگر موارد است. بسیاری از اثرات جسمی را باید در نظر گرفت: جریان مایعات، انتقال حرارت و انتقال مایعات و گازهای شرکت‌کننده. همۀ این تأثیرات کاملاً همراه هستند و از رابط‌های از پیش تعریف شده برای مدل‌سازی این اثرات با ماژول انتقال حرارت استفاده می‌شود.

نرم افزار comsol

تخمین نفوذپذیری از ساختارهای متخلخل میکروسکوپی – Estimating Permeability from Microscale Porous Structures

این مثال چگونگی تخمین نفوذپذیری یک مادۀ متخلخل را با ایجاد یک مدل جریان دقیق سیال در یک سلول واحد کوچک نشان می‌دهد. نتیجۀ مدل، نفوذپذیری گسترده مواد است که با استفاده از قانون دارسی یا معادلات برینکمن می‌توان در مدل‌های همگن استفاده کرد. نفوذپذیری را می‌توان در زیر گرۀ نتایج مشتق مقادیر یافت.

نرم افزار comsol

لنزهای برقی – Electrowetting Lens

زاویۀ تماس یک رابط دو سیال با سطح جامد با تعادل نیروها در نقطۀ تماس تعیین می‌شود. در جوشکاری برقی، تعادل نیروها در نقطۀ تماس با استفاده از ولتاژ بین یک مایع رسانا و سطح جامد بهبود می‌یابد.

نرم افزار comsol

میکروهم‌زن الکترواستاتیک – Electroosmotic Micromixer

ریزگردها برای کاربردهای بیوشیمیایی اغلب نیاز به ترکیب سریع جریان‌های مختلف مایعات دارند. در میکروسکوپ، جریان معمولاً جریان چند لایه مرتب شده بوده و عدم تلاطم، انتشار را مکانیسم اصلی مخلوط‌کردن می‌کند.

نرم افزار comsol

سیستم تحویل دارو – Drug Delivery System

این مثال عملکرد یک سیستم دارویی را ارائه می‌دهد که غلظت متغیر یک داروی محلول در آب را تأمین می‌کند. قطره‌ای با حجم ثابت آب در یک لولۀ ثابت با سرعت ثابت به پایین می‌رود. بخشی از دیوارۀ مویرگی شامل یک غشای نفوذناپذیر است که قسمت داخلی مویرگ را از محلول غلیظ دارو جدا می‌سازد. با عبور قطره از غشاء، زاویۀ تماس آن تغییر کرده و دارو در آب حل می‌شود.

نرم افزار comsol

شکست قطره در یک اتصال Droplet Breakup in a T-junction – T

امولسیون‌ها شامل قطرات مایع کوچکی هستند که در یک مایع غیرقابل نفوذ غوطه‌ور شده و به طور گسترده در تولید مواد غذایی، مواد آرایشی، مواد شیمیایی خوب و محصولات دارویی به کار می‌روند. کیفیت محصول به طور معمول به اندازه قطرات بستگی دارد. شبیه‌سازی این فرآیندها می‌تواند در بهینه‌سازی این قطرات و همچنین سایر متغیرهای فرآیند کمک کند.

نرم افزار comsol

میکروهم‌زن انتشار کنترل‌شده – Controlled Diffusion Micromixer

این مدل یک میکرو سلولی به شکل H را شبیه‌سازی می کند که برای مخلوط کردن کنترل‌شده طراحی شده است. سلول دو جریان چندلایۀ مختلف را برای مدت زمان کنترل شده در تماس قرار می‌دهد.

پرکردن مویرگی – Capillary Filling

این مثال یک سیلندر عمودی باریک را که در بالای مخزن پر از آب قرار دارد، مطالعه می‌کند. به دلیل چسبندگی دیوار و تنش سطح در رابط هوا / آب، آب از طریق کانال بالا می‌رود.