COMSOL Multiphysics 5.2 发布亮点

新增的三相流，相场 接口可以模拟三种不同的不相溶流体及其相互作用，研究各种液体之间界面的精确位置，这种现象也被称为 “表面跟踪的分离流”。本接口基于三元相场方程追踪流体-流体界面，其中考虑了流体的密度和粘度的差别，以及表面张力的影响。相场模拟可以很好的处理无滑移边界上不同流体接触界面的滑动。

右图的例子描述了气泡（灰色表面代表气液界面）在两种液体中的上升过程，气泡首先通过一层高密度液体（蓝色表面为液-液界面），然后进入较低密度液体中。一部分高密度液体通过气泡的尾涡被带入到低密度液体中，高密度液体受到浮力作用，又降至液-液两相界面以下。投影至容器后壁上的中截面速度场表面图（彩虹色表面绘图）提高了液-液和液-气界面的可视化效果。

预定义的三相流 多物理场耦合接口耦合了层流 和三元相场 接口。流体-流体界面的移动取决于自由能最小化。

现在可以调用液体-液体和液体-气体表面张力系数库。在润湿壁 特征中，您可以设置液体在固体表面的接触角。

一种气体和两种液体间的流动，采用 层流三相流，相场 接口模拟。

查看更多屏幕截图 »

查看更多屏幕截图 »

在 旋转机械 接口中有两个湍流模型：湍流，代数y+ 和 湍流，L-VEL。在这些模型中，由两种不同的对数定律壁条件的扩展形式确定湍流粘度。基于最近壁的距离来计算这些模型的局部雷诺数。这些计算方法的好处是不需要求解额外的传输方程，也不需要对入口或者出口边界条件的湍流变量进行定义。与传递方程湍流模型（如 k-ε 和 k-ω 模型）相比，代数湍流模型计算成本较低并且鲁棒性更强（但是通常精度稍低）。

利用 L-VEL 湍流模型模拟的锚式搅拌器的速度场和流线图（颜色表示湍流粘度）。

当用冻结转子研究类型来模拟准稳态流体时，您可以模拟流体流动和体积力（如重力）共同作用形成的自由液面的变形。在流体计算中，通常在选定边界上施加一个平均压力，然后在后处理步骤中通过边界上的压力变化结果得到表面的高度。

一枚鱼雷周围流体的流线和液面变形结果。通过 旋转机械，流体流动 接口的 冻结转子 方法模拟准稳态流体，基于代数 y+ 湍流模型模拟湍流，并通过新增的 “稳态自由表面” 功能计算得出表面高度。

查看更多屏幕截图 »

尽管喷墨模拟最初是用来进行打印机的喷墨分析，它也适用于其他应用领域，例如生命科学和微电子学。仿真可以帮助理解微流体流动，并优化液滴在特定应用中的设计。

此喷墨打印机设计 App 的目的是通过调整喷管的形状和相关参数，包括墨滴溶液的接触角，表面张力，粘度和密度，达到所需的液滴尺寸。模拟结果还可以预测墨滴是否会在到达打印终端前分裂为几个小墨滴。

通过求解不可压缩 Navier-Stokes 方程和表面张力模拟其中的流体流动，并用水平集方法追踪液体界面。

喷墨打印机打印过程模拟结果截图。显示了喷墨脉冲（一维），以及液滴尺寸随时间的变化（二维，三维）。

机翼、螺旋桨或涡轮叶片的气动特性很大程度上取决于所采用的机翼的精确形状。NACA 机翼优化 App 计算了一个完全参数化的 NACA 机翼的两个主要空气动力学属性（升力和阻力系数），可以用来观察机翼厚度、弧度和弦长对空气动力学的影响。

当您在仿真 App 中输入流体的雷诺数时，App 将基于所选雷诺数自动选择适当的流体流动接口和网格。它将会选择层流 接口来模拟低雷诺数，选择专门为模拟机翼而开发的 Spalart-Allmaras 湍流模型来模拟高雷诺数。

机翼的几何已经完全参数化，你可以直接选择机翼的几何尺寸，或者通过 App 优化求解器来优化几何，从而得到最大的升阻比。

用 Spalart-Allmaras 湍流模拟计算所得的 NACA 机翼周围的湍流。

在工业生产过程中，水处理池通常用于去除细菌或者其他污染物，以达到安全饮用或其它工业标准。

水处理池 App 展示了如何利用 App 来模拟化学反应中的湍流和物质平衡。您可以设置水池、混合挡板、入口和出口管道的方向和几何尺寸，也可以设置入口速度、物质浓度和一级反应中的反应速率常数。

这个 App 求解了水池中的湍流，显示了水池中的流体流动，浓度场，以及空间-时间变化的关系、半反应期和压降。

水处理器仿真模型中的反应流速度大小和流线。