Technical Papers and Presentations

以 SF6 或 SF6/N2 混合气体为绝缘介质的 GIL 具有大容量、高可靠性和环境友好等特点，而 GIL 中存在的金属微粒污染问题是提高设备绝缘强度研究中的关键技术难题。在 GIL 中，金属微粒引起的电场畸变会带来一系列绝缘问题，这些问题需要进行深入研究。针对直流 GIL 中金属微粒污染问题，本文研究其对绝缘子表面电荷积聚的影响。充分考虑附着导电微粒的情况，建立了可以灵活设置微粒与绝缘子相对位置的三维模型，利用 COMSOL Multiphysics® 软件的 AC/DC ... Read More

电晕放电是高电压技术的应用方向之一,它广泛应用于生物医学、水污染处理、纳米材料制造、静电除尘、材料表面改性以及新型人工降雨等领域。 电晕放电的数值模拟研究开始于四十年前，而在近十几年得到了迅猛发展。其最大的难点在于机理上具有高度的非线性、空间上存在多尺度等问题，这对于数值模拟研究来说是个很大的困难。时至今日，在相对较大的空间尺度仍未出现较为精确的仿真方法与模型。本文利用电流连续性原理，并结合经验公式，提出一种具有自洽性以及工程实用性的简化模型，大大提高了电晕放电计算的效率，节约计算内存以及计算时间，其结果也具有工程指导意义。 本文使用 COMSOL 的静电模块以及 ... Read More

随着高压直流输电技术的发展，直流气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）因其具有占地面积小、可靠性高、维护少等优点已得到越来越多的关注。相比交流GIS，直流GIS绝缘介质表面存在严重的表面电荷积聚问题，导致其沿面闪络特性下降，制约着直流开关设备的工程应用。为了研究直流 GIS 绝缘子绝缘特性，采用 COMSOL 分析软件，基于有限元理论，在考虑绝缘介质阻容模型的基础上，建立了直流 GIS 柱式绝缘子的电场模型，根据此模型，研究了绝缘介质不同材料特性、加压等级在交直流场下的分布规律，并进行了试验验证，为高压开关设备直流绝缘设计优化提供了技术支撑和理论依据。 Read More

锂空电池中空气电极是阴极反应的重要场所，空气电极结构设计的好坏极大地影响了锂空气电池的能量效率、倍率性能和循环寿命。为了强化氧气在空气电极中的传递过程，本文对一种层级结构空气电极进行研究：由泡沫铝制成的氧气分布板承载排列有序的碳纳米管阵列，氧气在阵列管中有规律传输、排布、反应。经计算得模拟计算所需的阵列管规格为外径1200、1400、1600nm;管长35000、43000、49000nm。然后绘制出9组数据的空气电极层级结构三维图纸，导入 COMSOL Multiphysics 5.2a 中，运用多孔介质稀物质接口，定义材料后编译域和边界条件，完成网格划分后进行后处理 ... Read More

引言 声子晶体是一类结构或物理参数周期变化的材料，可以用来调控声波的传播。声子晶体在波导、隔声、吸声等领域具有潜在的应用。除此之外，研究学者还发现声子晶体具有一些新颖的功能，如负折射、负弹性模量、负质量密度等。受翅片式结构启发，本文设计了翅片式声子晶体（PCFs），并通过数值模拟研究了该类声子晶体的隔声性能。 COMSOL MULTIPHYSICS® 的使用 模拟中采用COMSOL Multiphysics的声学模块和结构力学模块，采用完美匹配层以获得更好的模拟结果。 结果 本文模拟了翅片式声子晶体在6300 Hz时的声压场，并计算了传递损失 ... Read More

油藏在生产过程中，地层中的孔隙压力下降，压力降由井筒开始向外传播，从而导致地应力场的分布发生变化，后期钻新井的最优位置将因此发生改变，所以必须明确生产过程中油藏地应力场的变化规律。 不考虑储层的温度变化，所建模型只需要进行固体力学与达西渗流场的耦合。对于目前中国的油藏开发情况，地层渗透率较低，单个开发储层较薄，常采用压裂方式增产，将储层看做纵向均质的地层，因此可以使用二维模型。 建立地层为 300m×300m 的矩形区域，井筒为 0.1m 的圆形区域，二者差集为所建的模型。对整个模型区域施加固体力学场和 Darcy 渗流场。因为设置求解应力场为应力的变化量 ... Read More

微波加热具有快速、高效等独特的优点，在工农业生产和生活中均得到广泛应用。然而，负载的存在导致微波谐振腔中电磁场及温度场分布不同，进而导致不同的加热效率和均匀性。为提高微波加热效率和均匀性，利用 COMSOL Multiphytics 多物理场仿真软件中的微波加热模块，耦合电磁场、温度场以及速度场，采用有限元分析方法建模仿真了微波反应器谐振腔内负载温度分布均匀性的影响因素，为获得更加便捷高效的微波反应器提供理论支持和现实指导意义。研究表明，负载样品的电磁特性影响入射微波能量的吸收及反射，导致谐振腔中的电场分布发生改变，造成谐振腔中驻波场的分布方式差异明显 ... Read More

超导转变边沿探测器 (TES) 是一种电压偏置的电热器件，稳态时超导薄膜产生的焦耳热与通过热连接传递到热沉的热量相等。本文利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics® 对处于热平衡的 TES 进行了电流-热传导仿真。得到稳态时TES器件的温度分布，并计算得到TES器件的关键参数热导 G，同时得到了器件处于稳态时薄膜温度与偏置电压 (V-T) 的关系，这对于器件设计有着极大的帮助。 Read More

本文针对电容成像传感器仿真分析的难点，以 8 极板电容成像传感器为例，建立了电容成像传感器的三维有限元仿真数学模型，详细介绍了如何使用 COMSOL 软件对电容成像传感器进行三维仿真，后处理结果表明8极板电容成像传感器能检测到有机玻璃内部 7 个不同深度的缺陷，验证了电容成像检测技术的可行性。除此之外还运用 COMSOL 对 8 极板电容成像传感器的电容值进行提取分析，并与实验结果相对比,结果表明两者的检测结果相吻合。此方法方便了电容成像检测技术正问题的研究，为运用COMSOL软件对电容成像传感器的性能分析与参数优化提供了依据。 Read More

钴基高温合金，因其优异的高温综合性能而被广泛应用于航空发动机制造等领域，激光增材制造是制造几何形状复杂的高温合金零件的有效途径。目前，高温合金增材制造中，缺陷与组织成分的控制是关键的技术瓶颈，而这两方面的问题都与熔池中的热质传输过程密切相关，因此我们将研究的方向着眼于揭示熔池流动背后复杂的物理现象。本研究基于 COMSOL 多物理场耦合，应用 ht、tpfmm、tcs 接口，提出了适用于高温合金多组分热质传输的数值模型，研究了温度梯度G以及凝固速率R对界面围观凝固组织的影响以及钴基合金中主要成分 Fe、C、Co、Cr 的传质特性以及成分分布 ... Read More