我们能否使用 ANSYS SPEOS 测量水质？

介绍

Ansys SPEOS 是动态环境科学领域的尖端工具，可为围绕水质管理的复杂问题提供深入的见解和创新解决方案。通过其光学系统功能，它为理解和改善不同环境的生态动态提供了一个强大的框架。

主要特点和优势

多材质建模：

为了准确模拟环境相互作用，SPEOS 对不同材料（液体、固体和气体）进行建模的能力至关重要。此功能在涉及多种物质相互作用的复杂水体的研究中特别有用。

使用 MIE 模型的高级粒子动力学：

SPEOS 使用 Mie 理论模拟光如何与颗粒相互作用，这对于评估水的透明度和污染水平至关重要。它使环境科学家能够预测微塑料和悬浮沉积物等污染物如何影响光在水中传播，从而开发出更清晰、更有效的水处理方法。

灵活的相位函数模型：

SPEOS 利用复杂的相位函数模型（如 Henyey-Greenstein 和 Gegenbauer）来模拟光散射。这对于创建逼真的环境视觉效果以及旨在了解和减轻水体中污染物光散射的影响的研究人员至关重要。

快速设置模拟环境：

使用该工具，可以快速配置和模拟复杂的环境条件，从而显著加快分析速度。这种快速设置对于需要根据环境数据快速做出决策的研究人员和政策制定者来说非常宝贵。

在环境科学中的应用：案例研究

作为 SPEOS 功能的一个例子，考虑一个水与烟灰混合的模拟环境，以模拟受污染的水体。SPEOS 模拟光与烟尘颗粒的相互作用，提供视觉和定量见解，使科学家能够评估污染水平及其对水质的影响。

这是如图 1 所示的水测量设置。这种结构有助于我们评估水质。在图像中，我们有绿色、蓝色和红色三个激光源，使用辐照度传感器作为检测器。对于溶剂方面，我们将烟灰引入水中进行比较。我们将生成三个结果：纯水、颗粒密度为每立方毫米 1,000 个的纯水加烟灰，以及每立方毫米 1,200 个颗粒的纯水。我们将研究他们的辐射测量数据，并建立一个特定的区域来测量功率，这对粒子系统的设计人员来说至关重要。

数字。1：测量设置

对数正态分布描述如下，其中 S. 为标准差，r0 为平均半径。

总浓度（Part/mm3）是所显示曲线的积分，对应于颗粒密度：。

图 2：烟尘的对数正态分布

可视化和输出：

SPEOS 模拟的结果揭示了不同波长的光（根据我们的设置，绿色、蓝色和红色）是如何被污染物吸收或散射的。这些数据对于确定对水质影响最显着的污染物及其对水视觉特征的影响至关重要。图 3（a）、4（a）和 5（a）显示了辐照度图，而图 3（b）、4（b）和 5（b）分别详细介绍了水、烟尘水每立方毫米 1000 个颗粒和烟尘水每立方毫米 1200 个颗粒的辐照度和光谱。