Webinar: Modelado de trazado de partículas

INTRODUCCIÓN

Las simulaciones de trazado de partículas permiten calcular la trayectoria de partículas inmersas en campos de flujo fluido o en campos electromagnéticos, considerando distintos tipos de interacción, como partícula-partícula, fluido-partícula y campo electromagnético-partícula.

Este tipo de análisis resulta fundamental en una amplia variedad de aplicaciones, entre las que se incluyen la espectrometría de masas, la física de haces de partículas, el movimiento browniano, la óptica iónica, la espectrometría de movilidad iónica, la visualización de flujo, los sprays, la dinámica de aerosoles, los mezcladores, las emisiones secundarias de partículas, los procesos de separación y filtración, la acustoforesis y numerosos problemas de mecánica clásica.

Gracias a su versatilidad, el trazado de partículas se ha convertido en una herramienta clave para comprender, predecir y optimizar sistemas en los que el comportamiento de partículas discretas desempeña un papel esencial.

OBJETIVOS

En este webinar mostraremos cómo COMSOL Multiphysics, junto con su módulo Particle Tracing, permite combinar de forma eficiente el cálculo de las trayectorias de las partículas con la simulación de los campos físicos que gobiernan su movimiento.

Imagen, cortesía de COMSOL, realizada usando COMSOL Multiphysics®

Durante la sesión veremos cómo modelar partículas con masa finita o bajo la aproximación de masa despreciable, y cómo describir su movimiento mediante diferentes formulaciones de la mecánica clásica, como las de Newton, Lagrange y Hamilton. También abordaremos las múltiples condiciones de contorno disponibles, incluyendo congelación, adherencia, rebote, desaparición y reflexión difusa en las paredes de la geometría, así como la posibilidad de definir modelos de adhesión mediante expresiones arbitrarias o probabilísticas.

Asimismo, se presentarán las capacidades avanzadas de COMSOL para definir condiciones de pared personalizadas, en las que la velocidad de las partículas tras una colisión puede expresarse como una función arbitraria de su velocidad incidente y del vector normal a la superficie. Se mostrará igualmente cómo considerar la emisión de partículas secundarias tras el impacto con una pared, definiendo tanto su número como su distribución de velocidades en función de la velocidad de la partícula primaria y de la geometría de la superficie.

Otro de los aspectos que trataremos será la incorporación de variables dependientes adicionales al modelo para calcular magnitudes como la masa de las partículas, la temperatura del sistema de partículas o sus grados de libertad rotacionales.

Por último, revisaremos las diferentes opciones para la liberación de partículas en el modelo —desde contornos o dominios, de forma uniforme, siguiendo la malla, mediante rejillas o a partir de expresiones arbitrarias—, así como las fuerzas predefinidas y personalizadas disponibles para describir su interacción con los campos. También mostraremos cómo modelar tanto la interacción bidireccional partícula-campo como la interacción entre partículas, ampliando así las posibilidades de simulación para casos de gran complejidad física.

DOCUMENTACIÓN

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