Technical Papers and Presentations

随着碳纤维增强复合材料(CFRP)在航空等领域的应用规模逐渐扩大，其低电导率带来的雷击风险得到广泛关注，CFRP雷击防护设计已成为研究热点，而雷电环境多理场仿真技术也在CFRP雷击防护设计中逐步发挥作用。目前，针对含雷击防护（如铺设防雷金属网）的CFRP平板结构雷击直接效应仿真研究已有一定成果，但是，对于铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构的雷击仿真鲜有研究。 本研究以铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构为研究对象，借助COMSOL Multiphysics重点分析了连接结构遭受雷击时的电-热多物理场效应。 ... Read More

A finite element method model has been elaborated to study the localized corrosion around a MnS inclusion particle in stainless steel, taking into account the three electrochemically active phases of the matrix, passive film and MnS inclusion. The simulation results show the evolution of ... Read More

锂离子电池在首次充电过程中，电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI膜)，永久地消耗一部分来自正极的锂，造成首次充放循环的库仑效率偏低。通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的容量和能量密度。为了研究石墨等负极预锂化过程，本文利用COMSOL软件建立石墨阴极和锂金属阳极二维电化学瞬态模型，基于锂离子电化学反应动力学、物质传递与扩散等过程，研究石墨阴极不同位置锂离子的浓度分布情况，分析电流密度和温度对石墨预锂化的影响。结果表明电流密度越大，浓差极化越大，造成石墨不同位置的嵌锂浓度分布极不均匀 ... Read More

本工作提出一种双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器来克服现有大规模连续流微波加热的局限性。基于隐函数、水平集和任意拉格朗日-欧拉公式（ALE）的算法，建立了一个关于微波加热、化学反应工程和流体搅拌流动的综合模型，通过流动连续性一致对使速度连续。在此模型中甲醇和油酸的摩尔比为6:1，以浓硫酸为催化剂，反应过程中所用的材料参数是关于反应溶液组分和温度的双变量函数。利用该模型，计算了加热过程中管道内部混合溶液温度、生成的油酸质量分数以及反应速率。 Read More

超导边沿转变探测器（TES）是一种通过测量微小温度变化推算光子能量的薄膜器件。落在吸收体顶面的光子由光能转化为热能被吸收体吸收，热量通过吸收体底面的支撑结构传导到TES上，TES将微小的温度变化转换为电信号读出。为保证吸收体的力学稳定性，在TES和基底上都有支撑结构。为使探测器达到足够的能量分辨率，必须保证吸收体上大部分能量都传导到TES，只有很少能量通过基底上的支撑柱分流到基底。由于光子入射位置、支撑柱半径、数量和位置都可能对导热产生影响，因此需要对支撑方案的参数范围进行限制，为今后的实验设计提供依据。本文使用COMSOL软件的固体传热模块模拟稳态下探测器的热量分布 ... Read More

氧化铪基铁电薄膜材料是一种新型的铁电材料，可以与先进的CMOS工艺兼容；同时其膜厚低于10nm以下时，仍具有良好的铁电性。氧化铪基铁电材料的铁电畴变属于一级相变，因此，与传统铁电薄膜材料中铁电相连续分布的状态相区别的是，氧化铪基铁电薄膜中往往铁电相与非铁电相共存。氧化铪基铁电薄膜材料存在的“唤醒”效应和疲劳失效等问题，本质是由于薄膜内部可翻转铁电相随时间增加或者不断减少引起的。铁电畴的产生及畴壁运动是铁电畴翻转的微观决定因素，因此，铁电畴翻转性能本质上是由铁电畴及畴壁的动力学行为所决定的。只有找到了铁电畴畴壁动力学行为的基本规律，才能从根本上实现对铁电畴翻转性能的调控 ... Read More

基于光学零空间介质定向投影性质，提出了设计形状任意的角反射器的方法。设计过程中仅需对角反射器入射面和出射面形状进行设计，然后利用光学零空间介质进行填充哦，只要保证入射面和出射面上的点经过零空间介质投影后满足80度的反转对应关系，即可实现角反射器的效果。角反射器可以被设计为各种不同形状，比如超薄平板结构（厚度为波长的2/3），所有不同形状的角反射器都只需要一种均匀的各向同性材料（光学零空间介质）即可实现。借助于COMSOL波动光学模块对提出的角反射器的性质进行了验证和模拟分析。模拟结果表明，在宽入射角范围角反射器都具有很高的角反射效率。 Read More

该案例用于亥姆霍兹线圈的设计与计算。 通过将实际亥姆霍兹线圈的设计参数，如半径，线匝数，绕线宽度，绕线厚度等信息导入到该案例，并导入驱动电流，可以得到磁场的分部况。 Read More

微波腔自旋电子学（Spin Cavitronics）是自旋电子学与腔量子电动力学之间的交叉领域。微波腔量子电动力学的应用之一就是利用光与物质的相互作用实现量子信息的处理，而自旋波在量子尺度下即是磁振子，是一种玻色子，磁振子与微波腔内的光子能够强耦合，实现信息在两种不同媒质中的交换。微波腔自旋电子学的一种典型的研究方法为将磁性小球置于微波腔中，通过调节施加在磁性小球上的外加磁场大小来使其与微波腔内的电磁波驻波模式（亦称为腔模）实现强耦合。这种自旋波与电磁波之间的相互作用（磁振子与光子的耦合）为自旋流的调控以及研究磁矩的非线性动力学行为提供了新的方法。在微波腔中 ... Read More

近年来，碳纤维复合材料以其刚度高、模量高、强度大、质量轻等优点在工业界得到了广泛的应用。当采用高速铣削等传统方法加工碳纤维增强复合材料时，常出现如刀具磨损，复合材料分层、加工后材料性能变差等问题。而激光切割通过激光束熔化、汽化材料表面实现对材料的去除。由于不直接接触复合材料，从而避免了传统加工方式中存在的诸多问题。 为了研究激光切割碳纤维复合材料的工艺，采用COMSOL软件模拟了碳纤维复合材料板的激光打孔过程。在研究中，使用COMSOL软件中的固体传热模块和几何变形模块进行仿真。首先，通过在复合材料板表面加入面热源，模拟红外激光束对材料表面的加热作用。然后 ... Read More