Technical Papers and Presentations

文章从数值模拟的角度研究了超声辅助水下湿法焊接中超声对自保护药芯焊丝产生的气泡的影响。在水下湿法药芯焊丝电弧焊接（FCAW）中，通过药芯燃烧产生的气泡来保护电弧和熔池，电弧的稳定性因此得到提高。采用了 COMSOL 两相流水平集的方法来模拟气泡，采用压力声学来模拟变幅杆振动产生的声波。在变幅杆模拟中，通过在辐射端端面上添加法向加速度，在变幅杆的表面和工件表面添加硬声场条件来形成驻波，通过改变变幅杆端面与工件上表面的距离，计算声辐射功率，从而得到超声谐振高度。在两相流中，首先模拟无超声时气泡的自由上浮过程，再通过在层流中添加体积力即声辐射力来实现声场与流场的耦合 ... Read More

扬声器仿真分析方法越来越受到电声企业关注，已成为扬声器设计的重要手段和发展方向。要想设计中高端扬声器，就必须建立一套完整的仿真分析方法。 本文介绍一种基于 COMSOL Multiphysics® 的用于中高端扬声器设计的仿真分析方法。该方法不仅包含了扬声器磁路、振动系统（结构）和声场的耦合分析，还模拟了温度对磁性材料和振动部件材料特性的影响。由于扬声器振动部件材料的粘弹性等特性，因此必须建立更为准确的材料模型。利用 COMSOL Multiphisics 软件丰富的第三方软件接口和二次开发功能，经数据后处理可得到声障板等条件下的声压级、谐波失真和互调失真等。 ... 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

针对非铁磁金属板的缺陷检测问题，进行了电磁超声无损检测技术的数值模拟及实验研究。电磁超声换能器工作机理复杂，已有的仿真大多是针对发射过程，并且被测体不含缺陷。本研究采用 COMSOL 软件建立了超声发射、电磁超声换能器接收的二维有限元模型，对被测体有无缺陷时线圈接收到的电压信号进行仿真分析。根据发射频率和超声导波的频散特性，设计并制作了回折形线圈，然后研究了线圈导体尺寸以及线圈提离对电磁超声换能器性能的影响，并对有无缺陷的铝板进行了实验研究。结果表明：仿真中线圈接收到的电压信号能够反映缺陷的位置，实验结果与仿真结果相吻合。 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

“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

摘要：随着新能源汽车的快速发展，汽车音频功放的热设计面临着大功率和短周期的挑战。本案例中，利用COMSOL Multiphysics软件平台传热模块，使用集总参数热网络法，忽略器件的内部结构，将器件简化为热功率模块，并利用有限元方法提取关键器件间的耦合热阻抗参数，建立了基于集总热网络法的汽车音频功放温度快速预测模型，并开发了相应的App。通过仿真和测量结果的对比分析，证明该模型能够对汽车音频功放温度进行快速预测，并且具有较高的计算精度。产品工程师利用该App，可以在产品设计阶段可以快速评估各零部件的整体温度情况和能量传递关系，以确定散热规格是否满足大功率设计需求。 Read More

汽车、飞行器、舰船、高速列车等工程装备中，振动和噪声问题会严重影响装备可靠性、安全性、使用寿命和人员的健康。因此，减振降噪需求迫切，相关技术和研究也得到了前所未有的重视。 国防科技大学振动与噪声控制研究团队从2003年开始，致力于基于人工周期结构理论的弹性波传播特性、调控机理及其应用探索研究。将物理学领域中声子晶体、声学超材料等人工周期结构中的新概念与工程减振降噪应用相结合，设计研发了多种声波控制器件与结构。 COMSOL Multiphysics® 声学模块的丰富接口及其处理多物理场耦合问题的强大功能 ... Read More

使用 COMSOL Multiphysics® 仿真轴对称扬声器一般可采用 2D 轴对称模型，但在这种坐标系下无法建立扬声器测量中常用的矩形障板模型，而选择计算安装在无限大障板上扬声器的声特性，其仿真计算结果又与常见的标准障板上的测量结果在中低频段存在较大差异。 为了使无限大障板上的仿真结果与标准障板（或其它有限大障板）上的测量结果相一致，提出一种方法，利用 COMSOL 软件的 Parameter Sweep 功能，通过多次进行 2D 轴对称的电磁场、结构力学和声学三场耦合的扬声器仿真计算及相应后处理，得到安装在有限大障板上的扬声器正前方的声特性。 ... Read More

在对以聚二甲基硅烷（PDMS）为腔道材料的声表面波（SAW）微流控器件建模时，通常采用简化模型来描述PDMS的声学特性。本文以声表面驻波（SSAW）微流控芯片为例，通过三种不同的方式对PDMS腔体建模，利用有限元方法分析了腔体内部的物理场和腔体内粒子的运动过程。对PDMS腔体建模时，分别采用COMSOL中的固体力学、压力声学和声阻抗边界三种方式分析PDMS腔体对微流腔内声场和流场的影响。从结果中我们发现，PDMS中的横波并不会显著影响腔体内的声场和声辐射力场，但会对声流产生较为明显的影响，进而影响受声场和流场作用的粒子运动轨迹 ... Read More