使用 COMSOL 理解静态混合器稳定性方法

 

       COMSOL Multiphysics 使用有限元法(FEM)，一种众所周知的成熟方法，来数值求解控制偏微分方程 (PDEs)。在解决由扩散驱动的固体力学应用或传递现象时，该方法很简单。然而，对于以对流为主的传递问题，大家都知道，这种方法会导致数值不稳定性，即解的振荡。COMSOL Multiphysics 会自动使用稳定方法来防止这种现象。尽管如此，一些知识对于理解传质模拟的性能确实很有帮助。

       物理场-细节技巧

       1：稀物质和浓物质传递

       2：流体流动

       3：基于方程建模

       COMSOL 软件中的物理场接口包括稳定方法。但是，如果我们使用自己的传递方程，那么就需要对特定应用的稳定方法进行一些文献综述，并自己实现稳定方程。第一次尝试可以包括手动向扩散参数添加人工扩散。如何手动实现稳定项示例讲解了如何操作。

       结论与替代方法

       你不需要更改默认稳定设置！COMSOL 开发人员在添加一致的人工扩散方面做得非常出色，因此不必担心稳定性问题。当网格太粗糙时，自洽性稳定性会有所帮助，当网格很好地解析方程时则会隐藏起来。但是请注意，还有另一种不需要任何人工或黏性扩散就可解决质量传递问题的方法。

      是的，与基于网格的方法（即，有限元、有限差分、有限体积）不同，基于拉格朗日粒子的方法 可以非常有效地模拟高 Péclet 数问题，而无需添加人工扩散。粒子追踪模块中提供了这种替代方法。COMSOL 认证顾问 Veryst Engineering 与 Nordson EFD 合作开发了层流静态混合器的计算模型，并找到了改进和优化其性能的方法。使用 COMSOL Multiphysics 和粒子追踪模块，他们能够从模拟中排除数值扩散以获得更准确的解决方案，使用的计算资源比使用基于网格的方法少得多。

      为了让你开始使用 COMSOL Multiphysics，COMSOL 案例库包含了一个用这两种方法解决静态混合器的例子，(层流静态混合器和层流静态混合器中的颗粒轨迹)。同样，关于数值稳定的更多细节和参考文献可以在 COMSOL 多物理参考手册中找到。