Technical Papers and Presentations

引言 声子晶体是一类结构或物理参数周期变化的材料，可以用来调控声波的传播。声子晶体在波导、隔声、吸声等领域具有潜在的应用。除此之外，研究学者还发现声子晶体具有一些新颖的功能，如负折射、负弹性模量、负质量密度等。受翅片式结构启发，本文设计了翅片式声子晶体（PCFs），并通过数值模拟研究了该类声子晶体的隔声性能。 COMSOL MULTIPHYSICS® 的使用 模拟中采用COMSOL Multiphysics的声学模块和结构力学模块，采用完美匹配层以获得更好的模拟结果。 结果 本文模拟了翅片式声子晶体在6300 Hz时的声压场，并计算了传递损失 ... Read More

油藏在生产过程中，地层中的孔隙压力下降，压力降由井筒开始向外传播，从而导致地应力场的分布发生变化，后期钻新井的最优位置将因此发生改变，所以必须明确生产过程中油藏地应力场的变化规律。 不考虑储层的温度变化，所建模型只需要进行固体力学与达西渗流场的耦合。对于目前中国的油藏开发情况，地层渗透率较低，单个开发储层较薄，常采用压裂方式增产，将储层看做纵向均质的地层，因此可以使用二维模型。 建立地层为 300m×300m 的矩形区域，井筒为 0.1m 的圆形区域，二者差集为所建的模型。对整个模型区域施加固体力学场和 Darcy 渗流场。因为设置求解应力场为应力的变化量 ... Read More

微波加热具有快速、高效等独特的优点，在工农业生产和生活中均得到广泛应用。然而，负载的存在导致微波谐振腔中电磁场及温度场分布不同，进而导致不同的加热效率和均匀性。为提高微波加热效率和均匀性，利用 COMSOL Multiphytics 多物理场仿真软件中的微波加热模块，耦合电磁场、温度场以及速度场，采用有限元分析方法建模仿真了微波反应器谐振腔内负载温度分布均匀性的影响因素，为获得更加便捷高效的微波反应器提供理论支持和现实指导意义。研究表明，负载样品的电磁特性影响入射微波能量的吸收及反射，导致谐振腔中的电场分布发生改变，造成谐振腔中驻波场的分布方式差异明显 ... Read More

超导转变边沿探测器 (TES) 是一种电压偏置的电热器件，稳态时超导薄膜产生的焦耳热与通过热连接传递到热沉的热量相等。本文利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics® 对处于热平衡的 TES 进行了电流-热传导仿真。得到稳态时TES器件的温度分布，并计算得到TES器件的关键参数热导 G，同时得到了器件处于稳态时薄膜温度与偏置电压 (V-T) 的关系，这对于器件设计有着极大的帮助。 Read More

本文针对电容成像传感器仿真分析的难点，以 8 极板电容成像传感器为例，建立了电容成像传感器的三维有限元仿真数学模型，详细介绍了如何使用 COMSOL 软件对电容成像传感器进行三维仿真，后处理结果表明8极板电容成像传感器能检测到有机玻璃内部 7 个不同深度的缺陷，验证了电容成像检测技术的可行性。除此之外还运用 COMSOL 对 8 极板电容成像传感器的电容值进行提取分析，并与实验结果相对比,结果表明两者的检测结果相吻合。此方法方便了电容成像检测技术正问题的研究，为运用COMSOL软件对电容成像传感器的性能分析与参数优化提供了依据。 Read More

钴基高温合金，因其优异的高温综合性能而被广泛应用于航空发动机制造等领域，激光增材制造是制造几何形状复杂的高温合金零件的有效途径。目前，高温合金增材制造中，缺陷与组织成分的控制是关键的技术瓶颈，而这两方面的问题都与熔池中的热质传输过程密切相关，因此我们将研究的方向着眼于揭示熔池流动背后复杂的物理现象。本研究基于 COMSOL 多物理场耦合，应用 ht、tpfmm、tcs 接口，提出了适用于高温合金多组分热质传输的数值模型，研究了温度梯度G以及凝固速率R对界面围观凝固组织的影响以及钴基合金中主要成分 Fe、C、Co、Cr 的传质特性以及成分分布 ... Read More

研究揭示煤层气在煤岩孔裂隙中的渗透流动以及吸附解吸规律对于煤层气资源开采以及瓦斯防治有着重要的意义。借助 COMSOL 软件构建了煤岩孔裂隙双重介质模型，其中孔隙介质部分采用固体力学模块、自由和多孔介质流动模块、多孔介质稀物质传递模块用三个物理场叠合在一起构成，裂隙部分采用自由和多孔介质流动模块、稀物质传递模块用两个物理场叠合在一起构成，孔隙介质与裂隙之间的交界面传递流体压力与速度，并发生吸附解析引起物质浓度变化。通过自定义域内材料参数，将各物理场联系起来，实现了流体流动、固体变形、物质扩散以及吸附解析之间的多场耦合，模拟了不同裂隙形态下煤层气在孔裂隙中的运移过程 ... Read More

引言：在石油钻井技术日益发展的今天，随钻电阻率测井发挥着越来越重要的作用。国外的技术相对成熟，各大公司都推出了自己的随钻电阻率测井仪器，但我国的高端随钻装备仍处于起步阶段，目前尚未达到规模化生产和应用。通过对已经成熟的仪器进行仿真，可以指导我们后续仪器的研发生产以及实际资料的处理解释。本文借助 COMSOL MULTIPHYSICS 仿真平台，在 AC/DC 模块中建立了三维模型，考查了斯伦贝谢公司的随钻钻头电阻率测井仪 RAB（Resistivity-At-Bit）在油基泥浆和水基泥浆中的测井响应。通过 COMSOL WITH MATLAB ... Read More

引言：电容成像检测技术是一种新型的无损检测技术，它是利用一对共面电极板之间产生的准静态边缘电场对缺陷进行检测，电容成像探头的形状是成像性能的关键因素，据此设计了点对点三角形探头(A型)、边对边三角形探头(B型)、正方形探头(C型)和圆形探头(D型)，如图1所示，并利用 COMSOL Multiphysics® 对它们的性能进行分析。 计算方法：通过 COMSOL Multiphysics 软件的 AC/DC 模块对电容成像探头的电容值、电势分布和灵敏度进行研究。仿真中用到了“静电（es）”接口。 结果：仿真得到了四种电容成像探头的电容值（图2）、电势分布图（图3 ... Read More

定量分析生物颗粒形态的变化可以为疾病诊断提供依据。例如血红细胞形态的变化常常会伴随有相应的血液疾病[1]，细胞的癌变常常伴随有细胞核形态的变化[2]等等。无标记的光学显微成像技术已经可以对生物颗粒的尺度和形状进行直接测量。光声显微成像技术 (PAM) 利用生物颗粒固有的吸光本领，已经可以对单个生物颗粒（如细胞和细胞器）进行成像[3]。 最近，光声流式仪(the photoacoustic flow-cytometry)已经实现了对单个生物颗粒进行连续检测[4]。然而，为了在大量的生物颗粒中快速检测生物颗粒的形貌，最好的方法是并非对其进行直接成像，而是采用高频光声显微技术 ... Read More