COMSOL Multiphysics^®5.6 发布亮点

聚合物流动模块

COMSOL Multiphysics^®5.6 版本带来了新的“聚合物流动模块”。这是 COMSOL Multiphysics^®的附加产品，其中包含黏弹性和无弹性非牛顿模型，用于描述聚合物、食品、医药、化妆品、家居产品和精细化工行业的各种过程中的流体。不仅如此，“聚合物流动模块”还提供了自由表面跟踪方法，用来预测涂层、液体混合以及模具填充应用中的液-气界面形状。

黏弹性流体模型

黏弹性流体模型用于说明这些流体类型的弹性。当流体发生变形时，会有一定的力使流体返回其变形前的状态，典型例子包括聚合物熔体、油漆和蛋白质悬浮液。“聚合物流动模块”提供了多种黏弹性流体模型，例如 Oldroyd-B、Gisekus、FENE-P 和 LPTT 模型，可以用于预测流体施加的力、涂层在受力作用下的均匀性，以及涉及聚合物固化工艺中的充模程度。

细丝在 25 秒、100 秒和 300 秒时形成串珠结构的过程，液滴在 300 秒时看起来几乎呈球形，使得周围环境在流体中反射出来。

本例采用 Oldroyd-B 流体来模拟黏弹性细丝在表面张力作用下的颈缩过程。在时间小于聚合物弛豫时间的情况下，细丝会形成串珠结构。在远远超过弛豫时间的情况下，溶液由几乎是球形的液滴（通过以指数倍率变细的细丝连接）组成。

无弹性非牛顿流模型

除黏弹性流体模型以外，“聚合物流动模块”还提供应用广泛的通用无弹性非牛顿模型，用于描述剪切稀化和剪切增稠。对于更具体的应用，还提供了黏塑性和触变流体模型。胶状悬浮液可能表现出剪切增稠的特性，其黏度随剪切速率显著增加。其他悬浮液可能表现出剪切稀化特性，比如糖浆和番茄酱，其黏度会随剪切速率而降低。此外，触变流体还具有时间依赖性，其黏度会随着剪切速率的持续时间而降低。用于描述这些流体的模型都是非弹性的，但它们描述的是高非牛顿特性。

使用剪切稀化流体的狭缝式涂布模型。注射速度和模具速度对于获得厚度均匀的涂层非常重要。

多相流模型

为了在模拟涂层、自由表面和充模时对液-气界面进行建模，“聚合物流动模块”提供了基于以下表面跟踪方法的三种不同的分离多相流模型：水平集、相场和动网格方法。

灰色模具在三个不同的时间用浅蓝色橡胶溶液填充的模型，其中最右侧模型的填充量最大。

熔融橡胶充模。

新增平均选项用于跨相界面的流体属性

在两相流仿真中，当密度和/或黏度比很大时，使用跨相界面的体积平均流体属性可能会导致结果过度模糊。在某些情况下，锐化过渡区的流体属性或将其替换为两相中的一相，可以提高精度和/或收敛性。在 5.6 版本中，用户可以使用平滑的 Heaviside 函数和谐波体积平均来计算密度和黏度。对于黏度，也可以选择使用质量平均和谐波质量平均。