Technical Papers and Presentations

We present quantitative nano-scale analysis of the 3D spatial structure of an anticorrosive aluminium epoxy barrier marine coating obtained by ptychographic X-ray computed tomography (PXCT) [1-3]. We then use COMSOL Multiphysics® software to perform simulations on the acquired real 3D ... Read More

Additive manufacturing uses 3D printing to build physical parts from CAD-based designs. The technology includes fused deposition modeling (FDM) and selective laser sintering (SLS) methods. 3-D printing is of particular interest for smaller, one-of-a-kind, customizable products. A cube ... Read More

Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cells are quickly becoming an attractive technology due to their ability to meet increasing energy demands in a cleaner, more efficient way compared to existing methods. A fuel cell is an electrochemical device which converts the chemical energy of a ... Read More

模型通过锂电池模块、传热模块、CFD模块的耦合实现。锂电池与传热采用弱耦合形式实现，而传热及流体采用强耦合形式实现。电芯产热与散热满足能量守恒定律。 根据三电极实测数据分别修正不同倍率充电条件电芯全电池电压、正参电压、负参电压，确定电芯动力学参数，完成模型的标定。热源包括正负极柱以及连接片焊接处产生的欧姆热，极组所产生的电化学热。流体属性及入口、出口的边界条件根据特定需求来设置。流体采用湍流中K-ε类型，流体对网格的要求比较高，流体网格需要加密并设置为流体静力学物理场来增加模型的收敛性，模型计算量较大，故采用分离式求解器。充电策略因为以时间作为阶梯充电倍率的转换依据 ... Read More

作为新能源汽车的主要动力源，锂离子电池在狭小的电池箱内大倍率充放电时容易产生大量的热，导致温度迅速升高，可能引发热失控等一系列安全问题[1]，此项仿真通过对电池建立精确的电化学热耦合模型，得到整个电池箱内温度分布，通过参数分析优化电池组散热结构。 Read More

针对管线钢焊接接头在服役过程中易发生腐蚀而失效，引起重大的安全事故，而其腐蚀机制尚未得以清晰认识的问题，本文利用 COMSOL Multiphysics® 多物理场仿真软件的“腐蚀，二次电流”和“结构力学”接口对X80钢焊接接头的电偶腐蚀行为进行表征，得到焊接接头的电位和电流密度分布。结果表明，在无应力作用条件下，缺陷尺寸对X80钢焊接接头表面的电流密度分布的影响，主要是与电偶对中阴阳极面积比有关；在应力作用条件下，缺陷区域引起应力集中，应力集中的程度随应变的增加而增大，进而引起缺陷区域的电偶电流密度显著增大。在力学和电化学耦合作用下的体系中，弹性应变（小应变 ... Read More

析锂是限制锂电池快充与安全性能的关键因素。通过增加析锂反应动力学方程，在COMSOL Multiphysics中的锂离子电池模块可以对锂电池的析锂反应进行分析。且可考虑可逆锂，能计算得出析锂量、及析锂位置。结合三维卷绕模型，可以更加贴合实际分析电芯的析锂风险位置，并验证改善方法。通过仿真模型，还可以分析电势分布，电流密度分布均匀性。通过仿真DOE，指导电池设计，优化充电方案，使电芯能够维持高性能，长寿命。 Read More

本模型应用COMSOL中锂离子电池模块、固体传热模块，建立三维电化学-热耦合模型。根据软包三电极实测数据分别标定常温不同倍率充放电条件全电池电压、正参电压、负参电压，确定电化学动力学参数与热力学参数，完成模型的标定，然后将得出的电化学动力学参数与热力学参数运用到方型电芯的模型中，能够实现对方型电芯的常温倍率性能的预测。 Read More

三元锂离子电池作为目前电动汽车的主流储能设备之一，其电化学性能与热性能引发诸多关注。锂离子电池的内部电化学特性和热特性对其性能有显著影响，但这些特性无法通过实验方法得到。本文基于多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics® 5.4，采用有限元方法，将电池电化学模型与热模型结合分析电池的电化学特性以及热行为。通过电化学模型和热模型原理，建立了30 Ah三元锂离子方形电池的三维电化学-三维热耦合模型。采用热传导模块建立了由电芯、正极和负极片组成的三维热模型，并覆盖电池硬壳，采用自由四面体法进行网格划分。基于该模型 ... Read More

模型通过锂离子电池模块和全局常微分和微分代数方程模块的耦合实现。 在锂离子电池模块中，将锂离子电池等效为一维模型（如图1所示），分别对应为铜箔，负极材料，隔膜，正极材料，铝箔。电池的循环步骤通过充分的循环边界来描述。考虑SEI膜生长造成的循环容量衰减，在多孔电极（负极）添加SEI膜电阻及子节点多孔电极反应来描述SEI生长过程。 在全局常微分与微分代数方程模块中，采用 ∂T/∂t(mCp)=Q-hA(T-T0) 公式来描述循环过程的产热情况，时刻记录循环过程中电池温度变化。通过电化学与热耦合来描述循环过程中电池自身的状态。改变充放电循环边界中的充放电电流大小（1C/1C ... Read More