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分子拡散性シミュレーション

VGSTUDIO MAX

VGSTUDIO MAXの移動現象シミュレーションモジュールを使用し、様々な材料のCTスキャンで分子拡散性をシミュレートします。

分子拡散性シミュレーション

拡散は、高濃度の領域から低濃度の領域への分子の流れを表します。 

VGSTUDIO MAXの移動現象シミュレーションモジュール: 

  • サンプルが異なるモル濃度のリザーバーに接している場合に漸近的に達する定常分子濃度と流束フィールドを計算し、サンプルの細孔は溶媒で完全に満たされ、リザーバー内の濃度は非常に大きなリザーバーのように一定です。
  • ボクセルデータを直接処理し、VGSTUDIO MAXでのサブボクセルの正確な局所適応面に関する測定データを利用します。
  • 分子拡散の仮想実験を行うための「実験モード」のほか、分子拡散テンソルを計算するための「テンソルモード」があります。

分子拡散モジュールは、2コンポーネント材料の定常濃度とモル流束フィールドに関する以下の微分方程式に基づいています。

ₐ
Ωはシミュレーションドメイン全領域であり、Ωₐ はコンポーネント領域(a = 1、2)の定義域です。Ω1 とΩ2はオーバーラップせず、それらの和集合はΩに等しいと想定されます。 Cは分子濃度、Jはモルフラックス、Dₐはコンポーネントaの拡散係数、Δはラプラス演算子、gradは勾配演算子です。

実験モード

実験モードでは、ソフトウェアは構造のCTデータに対して仮想実験を実行し、互いに平行な入口面から出口面に向かって構造を通過する分子移動をシミュレートします。入口面と出口面に垂直に、密閉または埋め込み境界条件を設定できます。流束の駆動量として濃度差を指定しなければなりません。

計算の結果

結果は、モル流束とモル濃度の2Dおよび3D可視化として表示されます。分子拡散の方向は、2Dおよび3Dの流線によって表示可能です。

  • モル流束
  • モル濃度
  • 分子拡散性のストリームライン
モル流束 (2Dビュー)
モル流束 (3Dビュー)
モル濃度 (2Dビュー)
モル濃度 (3Dビュー)
分子拡散性のストリームライン

テンソルモード

テンソルモードでは、ソフトウェアは分子拡散テンソルのコンポーネントを計算します。分子拡散テンソルの計算は、構造全体または統合メッシュで構造の増分に対して実行できます。

テンソルモード
統合メッシュセルごとの効果的な分子拡散テンソル 
平均実効拡散係数(2Dビュー)
平均実効拡散係数(3Dビュー)
空隙率 (2Dビュー)
空隙率 (3Dビュー)

テンソルの固有値と固有ベクトルに加えて、シミュレーション座標系に関する有効透過性テンソルのコンポーネントが表ビューで表示されます。

メリット