Neuerungen im Microfluidics Module


Für Nutzer des Microfluidics Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.4 eine vordefinierte Formulierung des Marangoni-Effekts, der durch Konzentrationsgradienten angetrieben wird, eine effiziente Alternative für die Modellierung rotierender Gebiete und vieles mehr. Weitere Informationen zu diesen Updates finden Sie unten.

Durch Konzentrationsgradienten hervorgerufener Marangoni-Effekt

Für mikrofluidische Systeme und Prozesse ist das klassische Beispiel des konzentrationsgradientenabhängigen Marangoni-Effekts nun in den Features Free Surface und Fluid–Fluid Interface enthalten. Diese Funktionalität ermöglicht die Modellierung von oberflächenspannungsabhängigen Phänomenen wie beispielsweise „Weintränen“.

Neues Feature Rotating Frame als Alternative zu Rotating Domain

Das neue Feature Rotating Frame drückt Strömung in Bezug auf ein stationäres oder zeitabhängiges rotierendes Bezugssystem aus und bietet eine kostengünstige Alternative zu rotierenden Gebieten, ohne dass Gleichungen hinzugefügt werden müssen. Es bietet auch Optionen für die Verwendung einer reduzierten Druckformulierung oder die Einbeziehung der hydrostatischen Drucknäherung für die Zentrifugalkraft.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Rotating Frame, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Modell einer freien Flüssigkeitsoberfläche im Grafikfenster.
Ein Modell einer freien Flüssigkeitsoberfläche, die durch die Rotation des Fluids unter Verwendung des neuen Features Rotating Frame erzeugt wurde.

Periodic Condition

Die Interfaces Darcy's Law und Richards' Equation enthalten jetzt das neue Feature Periodic Condition, mit dem sich die Periodizität der Strömung zwischen zwei oder mehr Rändern festlegen lässt. Darüber hinaus ist es möglich, einen Druckunterschied zwischen Quell- und Zielrand zu erzeugen, indem entweder der Drucksprung direkt angegeben oder ein Massenstrom vorgegeben wird. Das Modell Estimating Permeability from Microscale Porous Structures veranschaulicht dieses neue Feature. Periodic Condition wird in der Regel verwendet, um repräsentative Volumenelemente zu modellieren und effektive Eigenschaften für die Verwendung in homogenisierten porösen Medien zu berechnen.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Periodic Condition, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Modell eines porösen Mediums im Grafikfenster.
Das neue Feature Periodic Condition wird verwendet, um die Permeabilität eines porösen Mediums zu schätzen, das aus einer periodischen Anordnung von Kugeln besteht.

Drucksprungoption für Free and Porous Media Flow Coupling

Free and Porous Media Flow Coupling verfügt über eine neue Option, um einen Drucksprung über die Grenze zwischen freiem und porösem Medium hinweg einzubeziehen. Damit lassen sich beispielsweise der osmotische Druck an einer semipermeablen Membran, die von einem porösen Abstandsmaterial gestützt wird, oder ein Drucksprung aufgrund des Kapillardrucks bei einer Mehrphasenströmung modellieren.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Koppelungsknoten Free and Porous Media Flow, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Modell einer Entsalzungsanlage im Grafikfenster.
Das neue Kontrollkästchen Include pressure jump across free–porous boundary für Free and Porous Media Flow Coupling wird verwendet, um den osmotischen Druck an einer dünnen semipermeablen Membran in einer Entsalzungsanlage zu modellieren.