COMSOL Conference 2024 Proceedings
Collection of Papers, Posters, and Slideshows Accepted by the Program Committee
At the COMSOL Conference 2024, engineers, researchers, and scientists from around the globe showcased their use of modeling and simulation across all major industries and in academia. Use the Quick Search tool to find a specific presentation or filter by topic or event location.
ISBN: 978-1-7364524-2-4
为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... Read More
采用工业回转窑处理危险废弃物已经有多年历史。但回转窑的结渣行为一直困扰着行业内的技术人员。对于回转窑的研究发现，这是一个多物理场耦合作用的环境作用，它包括流体力学、传热学，物理相变以及物性的构效关系。 将真实的回转窑分为四个阶段：物料吸热干燥、升温预燃，燃烧放热，冷却降温。窑内的助燃空气与高温裂解的可燃气体进行混合，气体在燃烧过程中放热。热量伴随着气体流动，进行能量的转移和再分布。 采用流体力学与传热两个物理场耦合化学反应的方式，对于工业回转窑进行了数学建模。固体物料的输送及其热值等物性采用工业实际数据，窑头送风按照实际风机喷风流率和送风角度进行模拟。 ... Read More
将扬声器的前期开发，包含音圈设计、3D绘制、磁路仿真、性能仿真全部在comsol里用一套参数开发完成。高度集成的设计方案耗时极短，可以得到扬声器开发所需的所有TS参数和性能仿真结构，并且可导出3D用于手板打样。 可记录开发过程中所有调试记录，比较后，可回溯最优方案的参数。 全程可视化建模，清晰展现设计意图。 Read More
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