fluid-dynamics - COMSOL：稀物质传递中的扩散会产生非物理结果

Question

我正在COMSOL Multiphysics 中模拟管段内的稀物质传递。我已经指定了一个初始浓度，它会在通过管道的切片周围产生浓度分布t=0。此外，我在上游有一个点探针（我使用层流进行对流）。我正在根据时间绘制此时的浓度。

为了研究模型是否产生准确的（即物理上真实的）结果，我改变了扩散系数 D。这是我注意到不切实际行为的地方：对于大范围的不同扩散系数，点探针处的浓度图不会改变。这是非物理的，因为例如较高的扩散系数会导致点探针处的分布更分散。

我已经进行了网格细化研究，发现结果很大程度上取决于网格分辨率。因此，我现在使用最高的网格分辨率（非常精细）。无论如何，浓度结果仍然不会随着扩散系数的变化而变化。

这种非物质行为的原因可能是什么？我已经知道这不是由于网格分辨率或求解器的相对容差。

Answer 1

在此模拟上花费了大量时间后，我得出结论，正如2b-t所建议的那样，不良影响确实是由于数值扩散造成的。当然，无法确定这实际上是什么原因。然而，我在模拟中调查了几乎所有其他潜在的罪魁祸首——没有任何新的见解。

为了解决这个数值扩散问题，我切换到基于粒子的模拟(PBS) 并将浓度近似为小接收器体积内的标准化粒子数。这种方法为大粒子数和小接收器体积的浓度提供了一个很好的近似值。

通过这样做，我得到的结果与文献中已知的结果非常吻合。