粒子トレーシングモジュール

新しいアプリ:赤血球分離

このアプリは誘電泳動を使用するマイクロフルイディクスチャネルにおいて、赤血球と血小板の分離を検証します。赤血球と血小板の直径、電磁周波数、印可される電位が入力されます。分離効率が計算され、粒子軌道、電位、流体速度のプロットが表示されます。

誘電泳動力によって赤血球と血小板が分離されます。ジオメトリの中の右下の出口は赤血球のみを放出し、サンプルが十分に純粋でさらなる分析に適しているか示します。 誘電泳動力によって赤血球と血小板が分離されます。ジオメトリの中の右下の出口は赤血球のみを放出し、サンプルが十分に純粋でさらなる分析に適しているか示します。

誘電泳動力によって赤血球と血小板が分離されます。ジオメトリの中の右下の出口は赤血球のみを放出し、サンプルが十分に純粋でさらなる分析に適しているか示します。

粒子トレーシングのための新規マルチフィジックスインタフェース

下記の新規マルチフィジックス連成が導入されました:

  • 電子粒子場連成:荷電粒子の位置を使って、静電気インタフェースに含まれる空間電荷密度を生成します。
  • 磁性粒子場連成:荷電粒子の位置と速度を使って磁場インタフェースに含むことのできる電流密度を生成します。
  • 流体粒子連成:粒子が流体に及ぼす体積力を計算します。

各新規マルチフィジックス連成のために、必要なフィジックスインタフェースを作成するのに使える新規マルチフィジックスインタフェースがあります。

  • 粒子場連成、非相対論的インタフェースは静電学インタフェース、荷電粒子トレーシングインタフェースおよび電子粒子場連成マルチフィジックス連成を生成します。このインタフェースを使って非相対論的速度の荷電粒子の定電流ビームをモデル化します。
  • 粒子場連成、非相対論的インタフェースは 静電学インタフェース、荷電粒子トレーシングインタフェース、磁場インタフェースおよび電子粒子場連成および磁性粒子場連成マルチフィジックス連成を生成します。このインタフェースを使って、著しい磁場を生成するかもしれない定電流で相対論的荷電粒子ビームをモデル化します。このマルチフィジックス連成には AC/DC モジュールも必要です。
  • 流体粒子連成インタフェースは単層流インタフェース、流体の粒子トレーシングインタフェース、流体粒子連成マルチフィジックス連成を生成します。このインタフェースを使って、質量流量が一定の場合の流体の中の粒子流をモデル化します。

相対論的発散電子ビームは新規マルチフィジックス連成を使います。これは下記モデル説明に詳述してあります。 相対論的発散電子ビームは新規マルチフィジックス連成を使います。これは下記モデル説明に詳述してあります。

相対論的発散電子ビームは新規マルチフィジックス連成を使います。これは下記モデル説明に詳述してあります。

双方向連成粒子トレーシングスタディステップ

新しい双方向連成合粒子トレーシングスタディステップは、粒子軌道と場との間の双方向連成を設定するのに使えます。ソルバシーケンスで一対の For/End For ノードを自動的に生成します。これによって、時間依存粒子軌道と定常場を相互作用させることができます。

非弾性衝突

新しい衝突ノードを使って、荷電粒子と背景ガスとの間の複数の異なるタイプの連成をモデル化できます。以下のサブノードはそれぞれ異なるタイプの連成を示し、衝突ノードに追加できます。

  • 弾性 * アタッチメント * 励起 * イオン化 * ユーザー定義

衝突ノードのそれぞれのサブノードはモンテカルロ散乱モデルに基づいています。そこでは衝突頻度とタイムステップサイズに基づいて各粒子に衝突を受ける確率が与えられます。

衝突ノードは弾性衝突力機能に置き換わるものです。従来は弾性衝突力機能でアクセスしていた摩擦モデル、決定論的力には、専用の摩擦力ノードを使ってアクセスすることができます。

粒子ビームのための新しいリリース機能

新しい粒子ビームノードは、位相空間の楕円形またはガウス分布によりビームエミッタンスおよび Twiss パラメータを指定することによって、荷電粒子ビームを発射するのに使えます。さらに新しいグローバル変数によって、結果ポストプロセス中にビームエミッタンスのような量を簡単に可視化できます。

磁気レンズ:粒子は対称バイガウス分布 (左上) を取るビームによって放出されます。ビームハイパーエミッタンスは標準軌道に沿ってプロットされます (左下)。ポアンカレマップは粒子位置を複数の断面で示します。それぞれが異なる色で表示されます (右)。 磁気レンズ:粒子は対称バイガウス分布 (左上) を取るビームによって放出されます。ビームハイパーエミッタンスは標準軌道に沿ってプロットされます (左下)。ポアンカレマップは粒子位置を複数の断面で示します。それぞれが異なる色で表示されます (右)。

磁気レンズ:粒子は対称バイガウス分布 (左上) を取るビームによって放出されます。ビームハイパーエミッタンスは標準軌道に沿ってプロットされます (左下)。ポアンカレマップは粒子位置を複数の断面で示します。それぞれが異なる色で表示されます (右)。

空間電荷制限放出

表面からの粒子の空間電荷制限放出のための専用マルチフィジックスノードが使えます。電子の空間電荷制限放出は、放出された粒子の電流の増加によって、粒子を放出元の面に向かってはね返すに足る高い空間電荷密度が発生するときに生じます。空間電荷制限放出ノードと電子粒子場連成ノードを併用して、空間電荷制限電流を決定します。チャイルドの法則ベンチマークと呼ばれるアプリケーションライブラリー (スクリーンショット参照) に新しいチュートリアルが加わりました。

改善されたアキュムレータ

ドメインレベルアキュムレータ機能は小さなマニュアルタイムステップを必要としません。多くの場合、これでデフォルトソルバ設定で加算された変数を正確に計算できます。その結果、領域のアキュムレータノードを使用する多くのモデルは、改善された精度で 10 倍以上速く計算されます。シングルタイムステップで粒子が多くのメッシュ要素でクロスする時、加算された変数を内挿する方法を決定するために新しいオプションが利用できます。

テキストファイルから粒子を放出する

データファイルからの放出ノードを使ってインポートされたテキストファイルのデータによって、粒子位置と速度を初期化するのが可能になりました。

速度分布からのサンプリングのための新しいオプション

球、半球、円錐、マクスウェル分布により粒子を放出するとき、決定論的速度分布またはこの分布のランダムサンプリングのいずれによって粒子を放出するのかを選択できます。

粒子の円錐放出のための決定論的速度分布およびランダムサンプリングの比較。 粒子の円錐放出のための決定論的速度分布およびランダムサンプリングの比較。

粒子の円錐放出のための決定論的速度分布およびランダムサンプリングの比較。

新しい粒子粒子連成力設定

新しいビルトイン粒子粒子連成力オプションが使えます。線形弾性力。カットオフ長を粒子粒子連成力に適用するオプションを選択するには、粒子が十分に離れているとき、力をゼロに設定します。

グリッドから粒子を放出するときの指定された組み合わせ

座標の指定された組み合わせまたは座標のすべての組み合わせのいずれかで粒子を放出するために、グリッドからの放出ノードを使えます。粒子を放出するとき、グリッドタイプをすべての組み合わせまたは指定された組み合わせのいずれかから選択できます。この機能によって粒子の初期位置のより精密な制御が可能になります。矩形グリッド以外の位置で粒子を放出できるようになります。

新しいチュートリアル:相対論的発散電子ビーム

大電流で相対論的な速度の荷電粒子ビームの伝搬をモデル化するとき、空間電荷とビーム電流は著しい電気力と磁気力を発生します。それぞれの力によって、ビームが拡散および収束する傾向があります。荷電粒子トレーシングインタフェースは、反復手順を使って、定電流でのビームオペレーションのために強く連成した粒子軌道および電場と磁場を効率的に計算します。メッシュ微調整スタディは解が相対論的ビーム包絡線の形状の解析方程式に合致するかを確認します。

ウエストから相対論的電子のビームが放出され発散し始めます。電場 (赤) と磁場 (青) は軌道に沿ってプロットされます。 ウエストから相対論的電子のビームが放出され発散し始めます。電場 (赤) と磁場 (青) は軌道に沿ってプロットされます。

ウエストから相対論的電子のビームが放出され発散し始めます。電場 (赤) と磁場 (青) は軌道に沿ってプロットされます。

新しいチュートリアル:チャイルドの法則ベンチマーク

空間電荷制限放出は、表面から放出されうる荷電粒子の電流を制限する現象です。陰極から放出される電子流が増えると、陰極の近傍での空間電荷密度の大きさも増えます。この電荷密度の分布は、放出した電子に陰極に向かう電気力を及ぼします。空間電荷制限電流は、放出粒子が陰極にはじき返されないように放出されうる最大電流です。

この例では、平面平行真空ダイオードにおける空間電荷制限電流は空間電荷制限放出ノードを使用して計算されます。結果として得られる電位分布と電流は、チャイルドの法則によって与えられる解析解と比較されます。電流密度は双方向連成粒子トレーシングと呼ばれるスタディで計算されます。これは粒子軌道と電位との間で双方向連成を確立します。