Technical Papers and Presentations

随着电力工业的快速发展，母线板作为汇集、分配和传送电能的装置，广泛应用于各个电工领域。由于流过母线板的电流一般较大，其温升发热问题不容忽视。该问题涉及电磁场、温度场、流场及位移场等多个物理场的综合。为了更好地研究其发热散热问题，本文采用 COMSOL Multiphysics® 多物理场直接耦合分析软件，基于有限元理论，在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上，对母线板进行三维建模。分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析，电—热—流耦合场分析，从而研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小。最后加入层流，分析在考虑气流冷却效应时 ... Read More

复合材料帽型加筋结构在航空航天领域得到了广泛应用，硅橡胶芯模是实现其共固化成型的关键工装之一。预浸料固化加热过程中硅橡胶的热膨胀需要通过预制调型孔来消除，以保证帽型加筋结构的成型质量。本文通过 COMSOL Multiphysics® 建立了硅橡胶芯模预制调型孔热力耦合有限元分析模型（图 1），采用传热和结构力学模块对不同结构硅橡胶芯模进行计算机仿真，得出实现复合材料帽型加筋结构形性协同制造的硅橡胶芯模预制调型孔的最佳尺寸范围（图 2）。综合分析硅橡胶芯模受热膨胀的可能影响因素，建立了考虑体积修正系数的预制调型孔计算模型 ... Read More

现在 COMSOL Multiphysics® 中对时域问题的处理大多数通过离散时间来处理，比如微波炉中加热一杯水，杯壁由两半不同介电常数的玻璃组成，杯子在托盘带动下旋转，对杯子中的水进行受热分析。传统的解法是将要分析的过程离散为一定步长的时间点，每算完一个时间点将杯子旋转一定的角度，然后在求解器中设置此次计算结果作为下一个时间点的初值。如果时间步长足够短，便可以模拟水的受热情况。这种做法的不足之处是需要调用 MATLAB 联合求解，计算时间较长。而且还有一个问题是在不同的时间点，由于场分布不同，杯子的位置不同，COMSOL 中剖分的网格应该是不同的 ... Read More

在 COMSOL Multiphysics® 中建立了平板膜组件模型，利用自由—多孔介质流和稀物质传递接口，通过对硅颗粒粒径和料液流速等操作参数及相互约束关系的设置，考察对渗透通量、膜表面处浓度等的影响，对硅颗粒悬浮液平板膜过滤中的浓差极化过程和膜组件的工作性能进行全面的仿真分析。并利用 COMSOL 中的函数、参数化扫描等后处理方式，实现了对仿真结果的可视化输出。仿真结果与实验数据较为一致，仿真模型可以作为真实设备的有效补充。 Read More

海洋覆盖了地球表面百分之七十以上的面积，其中蕴藏着丰富的生物矿产资源，日益受到世界各国的重视。声波作为海水中传输信号的唯一载体，在浅海波导中的传播受海底和海面影响很大，当声波在浅海波导中发生折射反射和散射时，如何预报复杂海底边界条件下浅海中的传播特性对海洋开发有重要意义。针对含有声速剖面的沉积层海底、楔形海底及实际弹性海底，利用有限元理论，对二维浅海声场的传播损失进行数值模拟。应用 COMSOL Multiphysics® 软件的声压接口和声结构耦合接口，把地形数据导入软件模拟真实海底的地形。把浅海波导简化成分层矩形，信号源以点声源的形式向外发射单频信号 ... Read More

随着能源紧张、油价攀升，环境污染严重，利用可再生绿色能源又成为不懈努力的方向。槽式太阳能热发电技术具有兼容性强、对电网冲击小、性价比高、发电成本低、可存储可调度等特点，近年来得到了迅猛发展，其核心部件为高温太阳能真空集热管，如图1所示。本研究利用 COMSOL Multiphysics® 针对真空集热管真实工况下的动态过程开展研究，并在此基础上开展集热管结构的优化设计。 由图 1 可知：集热管在电站中服役工况下，槽面会聚的太阳光主要集中于集热管下半面，上半面接收的会聚太阳光较少；导热工质自吸收管一端进入，接收会聚太阳光辐照能量，从吸收管另一端流出，流入→流出过程中 ... Read More

“极化激元”是固体物理学中的重要概念，泛指各种极性元激发与光子的耦合。其中，声子极化激元是指晶格振动的声子与电磁场中的光子相互耦合的一种极化激元波。使用飞秒光在铁电晶体铌酸锂中通过光学非线性效应可产生声子极化激元，其频率位于太赫兹波段，在晶格的振动弛豫、太赫兹光谱、与介观微结构作用等领域已有广泛应用。 声子极化激元涉及电磁场和晶格场的耦合问题，其形式满足黄昆方程。我们使用 COMSOL Multiphysics® 的多物理场（偏微分方程组以及射频模块）模拟了块状铌酸锂晶体中产生声子极化激元波的产生和传输。 铌酸锂晶体作为太赫兹应用的集成化平台 ... Read More

微波作为信息和能量的载体具有同等重要的应用价值，利用微波对物质产生的物理化学效应进行能量传递及转换已经在化学领域有了积极的应用。从 1986 年 R.N. Gedye 等人首次使用微波促进化学反应使其反应速率提高 1240 倍以来，有越来越多的微波和化学领域的科学家对相关问题进行了研究，并出现了一门新兴学科“微波化学”。微波化学作为研究微波能的一个方面是研究微波与化学反应体系相互作用的一个新兴学科。由于当前人们对微波加快化学反应的研究还非常肤浅，微波在大规模应用中并未发挥出其应有的巨大优势，微波化学进一步发展面临着巨大的挑战和机遇 ... Read More

目前，脉冲磁体广泛采用导体绕组和加固材料分层交替绕制的工艺（内部层间加固），以提高磁体的整体结构强度。磁体在长期的放电工作过程中，反复经历强电磁力的作用，导体材料（一般为纯铜、铜基合金以及铜基复合材料）在重复的加卸载过程中存在着塑性应变的累积效应，即棘轮效应。导体材料塑性应变的逐渐累积，导致了磁体不可逆电感值的不断增加。因此，磁体的不可逆电感变化可表征磁体内部的整体变形情况，可用于脉冲磁体的疲劳失效预测。 本文基于 COMSOL Multiphysics® 5.1 软件，对脉冲磁体的放电过程建立了电路、电磁场、温度场及结构场的二维轴对称全耦合模型 ... Read More