Technical Papers and Presentations

摘要：砾幕层是西北荒漠区特殊的地表覆盖层，是由土壤结皮和地表砾石构成的，具有抑制土壤风蚀的作用。为了探明不同砾石分布类型（不同砾石砾径占比）和覆盖度下的砾幕层风蚀破坏机理，采用COMSOL数值模拟软件，建立了砾幕层风洞风蚀三维仿真模型，调用了软件中的流体流动“单向流-湍流（低雷诺指数k-ε）”模块，进而模拟获得了不同砾石分布类型和覆盖度下砾幕层表面速度场的分布规律，探讨砾石分布类型和砾石覆盖度对砾幕层的风蚀破坏机理。研究结果表明：（1）砾石分布类型Ⅰ（中砾6%、粗粒32%、极粗砾62%）高于阈摩擦速度区域所占的面积比例明显高于砾石分布类型Ⅱ（中砾11%、粗粒33% ... Read More

在实验中发现锌对称电池运行过程中电解液会发生自然对流，针对此现象我们通过comsol中的三次电流分布和层流接口进行模拟，从而获得了电池运行过程中的电解液浓度分布，电压变化情况等信息 Read More

本研究建立了一个海上混凝土结构腐蚀损伤的耦合模型，包括水分与氯离子传输、钢筋腐蚀发展以及混凝土开裂过程。重点研究混凝土中多孔介质毛细压力对水分和氯离子传输的影响。同时结合钢筋电化学腐蚀模型，考虑水分与氯离子的实时传输速率，计算钢筋腐蚀速率随时间的变化。最后根据生成氧化物的厚度，计算腐蚀产物对混凝土的应变，模拟钢筋腐蚀导致混凝土的开裂行为。该模型涵盖了海上混凝土结构腐蚀损伤的全过程，为混凝土结构的寿命预测提供参考。 Read More

针对床垫上的压力传感器灵敏度低、制备工艺复杂等问题，我们设计了一种以导电海绵为基底的压力传感器，研究了海绵多孔介质中孔隙率对导电海绵拉伸效果的影响。我们使用COMSOL软件构建了三维模型，模拟了海绵内部的应力情况。结果表明，在特定孔隙率时，海绵能够较好地拉伸而不会破坏其本身结构，具有循环耐久性。研究结果可为在人体健康检测范围内的压力传感器设计提供参考。 Read More

热光伏(Thermophotovoltaics, TPV)系统是一种结合了太阳能热发电技术和光伏发电技术的系统，它能够更高效地利用太阳光谱中的热能和光能。对TPV系统而言关键是要提升其转换效率，本工作采用COMSOL Multiphysics 6.0波动光学模块，开展了超材料发射体的结构与材料设计，得到高度的选择性发射光谱，从而提高TPV系统效率。 纳米金属结构的超材料发射体单元结构分为三层：上层是圆柱纳米金属结构，中间是介质层材料，底层是与中间层同样大小，有一定厚度的金属基板，如图1所示。我们探究了不同材料对辐射器发射性能的影响，其中金属包括W，Ta，Mo ... Read More

在国防与科研领域应用中，通过红外（IR）成像检测各种目标至关重要，尤其在3μm至5μm的中波红外波段。目前基于非制冷碲化镉的探测器提供的分辨率比较低，因为他们的像素尺寸大于15μm。因此我们想开发使用氧化钒的红外相机。与其他类型的红外探测器相比，VOx红外探测器有以下几个优点。它的像素尺寸可以做到10μm，它们探测灵敏、快速，并且可以在室温下操作。它们的成本也相对较低，可以使用标准的微细加工技术制造。 氧化钒（VOx）红外探测器基于材料电阻随温度变化的原理工作。当VOx暴露于红外辐射时，它会吸收辐射能量，随着VOx材料温度的升高，其电阻会发生变化 ... Read More

采用有限元方法建立了4H-SiC单晶生长过程热弹性应力和位错滑移的数值模型，考虑了晶体直径、生长温度和离轴生长的影响。利用COMSOL Multiphysics软件的固体传热和热辐射物理场，计算了晶体生长炉内二维轴对称全局温度场，将计算得到的晶体二维温度分布通过软件转化为三维温度分布。基于固体力学和数学模块的域微分方程物理场进行了三维各向异性热应力和位错密度的计算。通过软件定义了位错滑移平面的法向量和滑移方向，计算得到了沿基平面和棱柱面滑移方向的分解剪切应力。通过在软件中建立旋转坐标系来考虑籽晶离轴角对晶体生长的影响，通过参数化计算实现了不同离轴角情况下的对比 ... Read More

光子晶体是由不同介电常数的材料在空间中周期排列而成的人工光学微结构，其特点之一是拥有与半导体电子能带类似的光子能带，通过选择恰当的几何空间构型、调控内部参数可以在光子晶体第一布里渊区的高对称点处实现线性色散关系，长波近似下具有服从等效狄拉克方程的准粒子描述。因此，光子晶体可以提供一种模拟相对论性狄拉克粒子的桌面实验平台。基于具有等效狄拉克描述的三角孔板型光子晶体，我们利用COMSOL Multiphysics模拟绘制了该光子晶体孔板受基底和空气层影响后的带结构和光锥；设计计算了特定边界约束下的狄拉克光子晶体微腔的能谱和本征模式；并根据光子晶体的尺度不变性 ... Read More

微通道精馏是一种新型高效的精馏提纯装置。本文提出了两种用于精馏的微通道结构，分别采用金属孔板和多孔介质作为液相流道。在COMSOL Multiphysics软件中构造上述两种结构，并建立了丙烷/丙烯混合物分离的传热、传质及流动的多物理场耦合模型，通过化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气、液混合物物性，使用浓物质传递模块，基于Maxwell-Stefan模型及双组分系统传质经验关联式获得气相和液相内部及气液相界面处传质特性，以实现对微通道精馏装置内丙烯/丙烷两相流的相变传热和精馏传质过程的模拟，对比分析两种结构对微通道精馏过程传热、传质和流动特性的影响。研究结果表明 ... Read More

中子不带电但有磁矩和 1/2 自旋，自旋极化的中子可以作为探测材料磁性结构的有力探针。与核磁共振成像技术原理类似，极化中子的极化矢量在外磁场的作用下会发生拉莫尔进动，以外磁场方向为轴进行旋转。基于此原理，使用电磁铁产生足够均匀的磁场并通过调整电流大小即可以实现对极化矢量方向的精确调控。由于中子极化矢量对磁场极为敏感，而在中子束流截面内的任何磁场变化，包括磁场大小与方向偏差，均会导致极化中子发生退极化，影响测量精度。我们基于 COMSOL AC/DC 模块的模拟分析与设计，实现了一个基于 YBCO 高温超导体薄膜、高磁导率坡莫合金以及 REBCO ... Read More