Technical Papers and Presentations

在可再生能源需求不断增长的背景下，本研究探索了一种新型的湿气发电（Moisture Electricity Generation, MEG）技术。这项技术利用地球上最丰富的资源——水，为环境友好型能源泛在获取开辟了新途径。然而，MEG器件内部的理化过程相当复杂，难以直观分析【2】。为了克服这一挑战，本研究采用了COMSOL Multiphysics®软件进行模拟仿真，以量化阐释这些复杂的动态理化过程。 集成仿真模型结合了多孔介质流、化学反应工程和电磁模块，通过耦合Richards方程、Nernst-Planck方程和Poisson方程 ... Read More

本研究以股骨为例，建立了基于三周期极小曲面（TPMS）的P结构单胞的多孔人工骨结构拓扑优化模型。与传统均匀分布的人工骨不同，TPMS可利用均匀化理论获得多孔结构的等效弹性属性，通过等效弹性矩阵建立TPMS的相对密度与杨氏模量的关系，再依据已有人工骨材料Ti-6Al-4V的力学属性，对优化对象的材料赋予等效弹性属性，利用comsol进行拓扑优化计算得到材料体积因子，按照各部分给定的体积因子即可梯度填充相应相对密度TPMS单胞以模拟多孔骨，设计出具有优良承载性能、生物相容性和生物活性的人工骨组织。 在研究中，我们使用了COMSOL Multiphysics®进行仿真 ... Read More

利用COMSOL&MATLAB联合完成三自由度隔振器的动力学建模，为控制算法的设计提供更准确的系统模型，结合主动隔振、被动隔振两种方式，使隔振器全频段隔振性能进一步提升。在该建模中利用了COMSOL Multiphysics模块、结构力学模块、LiveLink for MATLAB模块搭建了隔振器虚拟样机，完成从平台装配至平台闭环驱动等若干必要建模步骤，有效解决了将特殊柔性结构简化为螺旋弹簧导致的结构高阶模态丧失的问题，更能真实、全面反映系统的结构特性；同时，创新性的进行惯性传感器与隔振器的动力学耦合，最终将得到的模型系统传递函数与实际系统传递函数进行对比 ... Read More

摘 要：稻谷籽粒在储藏过程中温度和水分随着仓外大气环境影响而改变，并导致其发生稻米颜色有白色变为黄色（黄变），并形成黄粒米。该研究基于COMSOL模拟的方法，模拟分析了浅圆仓仓储稻谷籽粒自然密闭储藏期间稻谷黄变规律。研究发现，当稻谷全年自然密闭储藏时，由于稻谷籽粒的呼吸放热，粮堆内部大部分区域温度都非常高，超过了35℃；同时，在粮堆内部形成空气的自然对流，引起粮堆内部水分向上部粮面迁移，并家具该区域的稻谷籽粒黄变的速度。另外，还对密闭储藏时不同高径比的浅圆仓南内部稻谷籽粒黄变规律进行了探究。研究结果为粮食仓储企业安全储粮提供参考和理论依据。 关键词：浅圆仓；自然储藏 ... Read More

随着管道运输在运输业中越来越重要的作用，对管道腐蚀部位进行精确的检测也尤为迫切，但常规的无损检测方法难于对于局部腐蚀进行有效的检测。电场指纹法（Field Signature Method，简称FSM）是一种高精度、高敏感性的无损检测技术，其依据被测表面电压信号的变化判断金属内壁的腐蚀情况，能够较有效的检测出管道的局部缺陷。鉴于实际腐蚀是一个缓慢且不易预测的行为，难以通过实际实验获得多个管道实际腐蚀信息数据库，基于此，本文采用COMSOL多物理场数值模拟仿真软件进行有限元分析，建立腐蚀信息数据库。模拟了不同影响参数对监测结果的影响，不同电场分布图见图1 ... Read More

开发了一个创新的微波炉食物烹饪虚拟仿真APP。通过耦合流体、固体、电磁场和热场，实现了对微波加热过程的全面模拟。实现了不依赖MATLAB实现食物旋转模拟，并通过自研方法显著降低了模拟时间，提高了计算效率。 通过App开发器，我们构建了一个用户友好的界面，使得用户可以轻松自定义各种参数，如食材特性、几何形状、容器设计、旋转方式和加热功率等。此外，我们还使用了COMSOL Compiler™，进一步增强了模型的可移植性和应用范围。 该仿真APP能够准确预测食物在不同条件下的加热均匀性和所需时间，为微波炉设计和食品工程提供了宝贵的虚拟实验平台 ... Read More

全超导飞轮储能系统利用高温超块体和永磁体之间的磁耦合，表现出优异的自稳定钉扎悬浮性能，在强电应用方面具有广阔的前景。在本文中，我们基于COMSOL Multiphysics，使用H-φ方程结合移动网格建立了全超导飞轮储能系统中推力型和轴颈型轴承的电磁-热-力三维模型。然后，我们提出了不同的Halbach排列方案来增强永磁转子的磁通密度并增强磁耦合。研究了超导轴承的悬浮力、弛豫特性、电磁瞬态分布和温度特性。结果表明，在轴向零场冷却（ZFC）条件下，永磁转子的优化方案可以显着提高推力型轴承的最大悬浮力和悬浮力刚度，分别是4.0倍和2.3倍，轴颈型轴承的最大悬浮力可以提高5 ... Read More

液冷板因成本低和散热效率高，是目前应用广泛的散热手段之一，广泛应用于芯片、航空汽车等领域。液冷板的流道布置对其散热和均温性能至关重要，为获得性能优良的流道布置，采用设计自由度高的拓扑优化设计方法已成为主流。 在本研究中，利用COMSOL软件研究了液冷板设计中的关键问题。首先，为了提高优化结果的普适性，在多孔介质和优化模块中对流体控制方程进行了无量纲处理，以最大换热量为优化目标，以体积分数为约束，对不同进出口布置的液冷板进行了优化设计。其次，为了保证结构稳定性和安全性，考虑了流体压力对液冷板的影响，并采用了弱形式方程来实现流固耦合和拓扑优化设计的结合。此外 ... Read More

本研究以Pandax-20T超高纯氙除氡低温精馏塔大冷量回收系统换热器为对象，旨在解决液氙冷箱和再沸器内对冷热量的需求，即将再沸器内液氙汽化吸热产生的冷量通过R14节流制冷循环提供给液氙冷箱内，实现其中氙气液化（22 kW的冷量），再沸器中则产生20.6 kW的热量用于精馏汽化。在有限的空间内，为满足再沸器液氙中换热器及冷凝器气氙中换热器管路的相变换热需求，优化换热管路传热设计，避免再沸器中液膜及冷凝器中气泡形成热阻对换热的影响，本研究提出了异形弯管换热器的设计方案，以提高空间利用率、扩大管路间距并避免液膜和气泡的形成。为了验证设计方案的可行性 ... Read More

微磁学仿真(micromagnetics simulation)是自旋电子学与磁学领域中重要的一种重要的研究手段，本质上通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程来对磁性体系中磁矩的动力学进行仿真。微磁学仿真的主流软件以开源为主，包括OOMMF、Mumax3等，然而其在工程上的应用以及与多物理场耦合的扩展性仍有所不足。我们基于COMSOL的Physics Builder创立了微磁学仿真模块，不仅能够实现已有的微磁学仿真功能，还能够与COMSOL内置的多物理场进行耦合，如磁弹耦合、磁光耦合、各向异性磁电阻等，为学术研究和工程应用提供了新的接口 ... Read More