Technical Papers and Presentations

为了提高连续流微波反应器的物料温升以及加热均匀性，设计了一种具有特殊形状管道的连续流动矩形微波反应器。运用COMSOL软件，参考了案例库中微波加热土豆的模型，将CFD模块与RF模块进行耦合计算。使用的材料为空气、水、玻璃与铜，其中水的相对介电常数与磁导率为自己输入，其余材料参数均为系统默认参数。使用的物理场包括电磁波-频域、层流与流体传热。计算所使用的研究为顺序频域-瞬态，在将流场与电磁场耦合计算之前，先对流场进行了流动稳态计算，并将此结果作为耦合研究中的初始值开始计算。运用软件改变各个参数，探究了物料流速、馈口功率 ... Read More

随着社会进步和发展，能源紧缺的问题日益突出。生物柴油因十六烷值高、无毒、可再生等突出优势正成为新能源开发热点。微波辅助生物柴油制备反应时间短、能耗小、环境污染少，所以设计高效的微波反应釜制备生物柴油势在必行。 针对微波反应器在生产生物柴油时加热不均匀的问题，本文设计了一种可以明显改善微波加热均匀性的夹层釜式微波反应器。然后，再引入能改善物料流体传热的搅拌桨装置。通过电磁场、温度场和流场控制强化液体物料传质传热，进而促进生物柴油的制备。本文所有的仿真工作均通过COMSOL软件进行，分别是用于计算反应器内电磁场分布的“电磁波，频域（emw）”接口 ... Read More

析锂是限制锂电池快充与安全性能的关键因素。通过增加析锂反应动力学方程，在COMSOL Multiphysics中的锂离子电池模块可以对锂电池的析锂反应进行分析。且可考虑可逆锂，能计算得出析锂量、及析锂位置。结合三维卷绕模型，可以更加贴合实际分析电芯的析锂风险位置，并验证改善方法。通过仿真模型，还可以分析电势分布，电流密度分布均匀性。通过仿真DOE，指导电池设计，优化充电方案，使电芯能够维持高性能，长寿命。 Read More

电声领域的仿真，包括电磁感应、力学应力应变、声学性能、降噪电路等方面的仿真。 COMSOL既可以从单独物理场对需要研究的专业领域进行仿真分析，又可以将多个物理场耦合到一起对多个物理场条件下的领域进行仿真，极大的提高了电声产品的开发效率。 Read More

温度对扬声器的影响体现在性能和可靠性两个方面。当散热不良、温度过高，可能导致音圈散圈、磁路脱胶、退磁等一系列问题，影响扬声器性能。温度过高还可能造成盆架等不耐温材料的形态改变，导致外观变形甚至破坏。 该模型求解的是扬声器零部件之间的热传导，以及空气的对流问题。通过建模仿真，可以得到功率实验时扬声器音圈、磁路和盆架的温度分布和温升曲线。经过验证，该模型得到的仿真结果与实测结果吻合较好。这对于评估扬声器材料耐温能力和功率实验风险有很好的指导意义。 此模型需要“CFD模块”、“传热模块”和COMSOL Multiphysics®。 The effect of ... Read More

高温超导磁悬浮轴承是超导磁悬浮系统的重要应用之一。在高温超导悬浮系统的数值计算过程中，描述超导体和永磁体的相对运动是一个相对复杂的问题。针对这一问题，我们利用COMSOL Multiphysics ®软件，对永磁域和超导域分别求解磁标势和磁场强度，然后再耦合处理。求解磁标势的区域可以方便地使用非连续性网格来保证物理场的连续性，从而有效解决超导体和永磁体相对运动的问题，并且针对复杂的结构也能够方便建模，快速求解。本文针对某径向型高温超导磁悬浮轴承进行了计算，能够得到与实验较为吻合的数值结果，验证了方法的有效性，这对超导磁悬浮轴承的设计、优化及特性研究具有一定的工程意义。 ... Read More

TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... Read More

由于能源的消耗，太阳能电池越来越受到人们的关注。然而，作为商业中主要应用的晶硅太阳能电池存在表面入射光反射以及无法吸近红外光的性质限制了晶硅太阳能电池效率的进一步提高。因此，我们设计了一种内嵌二维光子晶体纳米圆锥的频率上转换超薄晶体硅太阳能电池，其中铒镱共掺氟化钇钠(NaYF4:Er3+/Yb3+)上转换层夹在Ag背反射层和活性层中间，利用COMSOL Multiphysics ®中波动光学模块系统的研究了具有不同结构和电介质填充材料纳米圆锥阵列对频率上转换晶硅太阳能电池陷光增效的影响。利用周期性边界条件及有限元的思想构建了电池计算单元，在300-1150 nm ... Read More

本模型应用COMSOL中锂离子电池模块、固体传热模块，建立三维电化学-热耦合模型。根据软包三电极实测数据分别标定常温不同倍率充放电条件全电池电压、正参电压、负参电压，确定电化学动力学参数与热力学参数，完成模型的标定，然后将得出的电化学动力学参数与热力学参数运用到方型电芯的模型中，能够实现对方型电芯的常温倍率性能的预测。 Read More

三元锂离子电池作为目前电动汽车的主流储能设备之一，其电化学性能与热性能引发诸多关注。锂离子电池的内部电化学特性和热特性对其性能有显著影响，但这些特性无法通过实验方法得到。本文基于多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics® 5.4，采用有限元方法，将电池电化学模型与热模型结合分析电池的电化学特性以及热行为。通过电化学模型和热模型原理，建立了30 Ah三元锂离子方形电池的三维电化学-三维热耦合模型。采用热传导模块建立了由电芯、正极和负极片组成的三维热模型，并覆盖电池硬壳，采用自由四面体法进行网格划分。基于该模型 ... Read More