Technical Papers and Presentations

海上石油泄漏不仅造成资源的浪费，还长期威胁着脆弱的生态系统。然而浮油具有面积大、油层薄、粘度大的特点，难以采用传统的技术和材料来有效地处理。作者利用石墨烯海绵疏水亲油、导电的特点，设计了一种原位加热的方法，有效地较低了原油的粘度，增大了油在海棉里的扩散系数，在解决快速吸附高粘度原油这一世界性难题方面取得了突破性进展。 在这个研究工作中，作者发现很难在实验上获得此方法的能量消耗情况，为了回答这个问题，作者应用 COMSOL® 软件，模拟了石墨烯海绵加热吸油的热传导过程。运用电流模块，模拟石墨烯泡沫通电加热升温的过程，用热传导模块模拟热量通过石墨烯泡沫传递到油、水 ... Read More

硅通孔在实现高级集成系统中起着至关重要的作用，但是其发展受到多物理场耦合效应的极大阻碍。硅通孔的多物理场耦合过程非常复杂，热场分布、电磁场分布及结构分布是相关联、相互作用的。针对硅通孔的多物理场耦合问题，本文开展了硅通孔多物理场仿真分析研究。结合国内外在硅通孔多物理场本质研究的基础上，从多物理场耦合理论出发，建立单个硅通孔的多物理场分析模型。通过运用 COMSOL Multiphysics 软件进行建模如图 1，在稳态下选择相应的焦耳热和热膨胀接口进行仿真如图 2，经影响分析确定了硅通孔的一些结构参数，如二氧化硅隔层厚度取 0.8um，硅基质厚度取 5.5um ... Read More

焊接接头是管线工程的薄弱环节，制约着油气田的发展。传统的电化学方法在表征由焊缝、热影响区和母材等不同部分组成的、具有多界面、高度不均匀分布的电化学反应过程时存在一定的困难和局限性，导致焊接接头局部腐蚀演化过程的电化学机制目前仍不十分清楚。利用 COMSOL Multiphysics® 多物理场仿真软件的“腐蚀，二次电流”接口对不同焊缝宽度的模拟 X80 钢SMAW焊接接头在 CO2 饱和的 NACE 溶液中的电位及电流密度分布进行了仿真。结果表明，在本文研究条件下，模拟的 X80 钢 SMAW 焊接接头的焊缝和粗晶区作为腐蚀电偶对的主要阳极，腐蚀加速 ... Read More

自铅酸电池发明以来，由于其功率密度高，成本低等优点，铅酸电池成为目前市场份额最高的二次电池。但是铅酸电池能量密度较低等缺点限制了它在诸如电动汽车等领域的应用。为拓展铅酸电池的应用范围，本文提出了一种新型铅酸电池——铅空气电池，并利用 COMSOL Multiphysics® 对其性能进行初步预测。铅空气电池是将传统铅酸电池中氧化铅电极替换为空气电极的一种新型铅酸电池。建立模型的过程中参考了案例库中“铅酸电池的放电与自放电”和“一维等温锂空气电池”两个案例，使用铅酸电池接口模拟电极反应，电极孔隙率变化，电解质传递行为和浓度变化 ... Read More

随着城市用电量的逐年增加，单相变压器连续运行时的损耗发热严重制约了其发展和应用。高温发热会加速绝缘老化和缩短设备使用寿命，甚至导致一系列故障问题，降低设备的可靠性。该问题涉及电-磁-热多物理场耦合，心损耗温升的准确计算至关重要，为此本文基于硅钢片磁化特性的测量数据，考虑铁心磁特性受应力影响，采用 COMSOL Multiphysics 多物理场仿真软件，通过 AC/DC 模块、固体力学模块和传热模块对单相变压器铁心的磁场、应力、损耗和温升分布进行研究。首先施加激励得到铁心磁场及损耗密度分布，最后将损耗值作为温度场的热源，进而计算铁心的温升分布 ... Read More

低频减振降噪技术在 NVH 领域越来越被人们关注，因此本文借助 COMSOL 软件中的声学模块（声-固耦合）针对一种局域共振型薄膜隔声模型进行了探索性研究。通过参数化扫描对模型的结构参数和材料参数进行合理地设计，该结构在低频范围内表现出较好的隔声效果。然后使用该软件对该模型进行了一系列的等效参数计算，进一步揭示了隔声量的变化规律、隔声机理、以及模型本身的等效参数与其隔声量之间的关系，并且从微观层面较直观地展现了该模型在不同激励频率条件下的运动特性。本文对以上涉及的研究方法进行了详细的叙述，提供了一种低频声学薄膜材料的设计思路，有利于 NVH 工程师们使用 COMSOL ... Read More

在过去的二三十年中，液体燃烧电弧被用来制造纳米碳结构。该方法利用电弧空间中存在的碳蒸气作为电极腐蚀的结果，在存在高温梯度的区域迅速冷却时形成碳纳米管和富勒烯。碳结构的形成速率和结构取决于等离子体环境和形成机制两个方面。目前的研究工作，等离子体环境的形成和从电极表面的碳蒸气的传输是用二维电弧模型计算研究的。利用流动气液界面的传热来确定水的蒸发速率，考虑到电弧辐射对水蒸发的贡献以及碳和水蒸气之间的化学反应。此项研究使用 COMSOL Multiphysics 等离子体模块及传热模块。 Read More

干式变压器作为城区供电的重要电力设备，其连续运行时的振动噪声问题已成为制约其发展和应用的瓶颈，铁心的振动噪声不仅会对人们的生活环境造成污染，而且会降低设备的可靠性。由于该问题涉及电磁-机械-声多物理场耦合，铁心振动噪声的准确计算是研究此问题的关键。为此本文基于硅钢片磁特性的测量数据，并考虑铁心磁致伸缩效应，采用 COMSOL Multiphysics 多物理场仿真软件，通过 AC/DC 模块、声-固耦合模块对变压器铁心的应力、声压级分布进行研究，并提出优化控制方法。首先进行场路耦合计算，得到铁心磁场分布及应力分布，最后基于振动位移计算变压器的噪声情况 ... Read More

电解污泥脱水不仅可以将污泥中的自由水去除，同时也可以将污泥中的结合水和吸附水去除一大部分，是污泥减量化处理环节中重要的技术手段之一。本文采用 COMSOL Multiphysics 中电化学模块二次电流分布接口和焦耳热多物理场接口模拟污泥中电渗流速度和焦耳热对水分损失的影响，研究不同电场强度作用下，污泥脱水速度和脱水过程规律，以便于为工程实践中对电解污泥脱水装置或机器进行优化设计。模型中建立了三维立体 1cm 厚圆饼图代表被电解脱水的泥饼，圆饼两面分别为阴极和阳极；在变量中设置电导率为随污泥含水率变化的插值函数，其电导率和含水率的关系为实验测量值 ... Read More

摘要： 锂离子电池热失控会对人造成极大的危害，如何避免这些热失控的发生成为了学者们主要的研究课题，为了对其进行研究，必须要从电池内部结构和机理入手去分析，需要从电化学原理到化学反应进行深入细致的分析，需要对锂离子电池的生热机理有全面的认识。采用仿真技术对锂离子电池失控研究，可以极大的减少研究成本，并对失控过程进行有效的预测。 COMSOL Multiphysics 软件的使用： 利用 COMSOL Multiphysics 中的传热模块以及 ODE 模块，建立锂离子电池三维热失控模型，分析其内部发生化学分解的全过程。 结果： 锂离子电池热失控过程中 ... Read More