Technical Papers and Presentations

超导转变边沿探测器（Transition edge sensor，TES）利用超导薄膜电阻对温度的高灵敏响应关系来精确测量光子能量。在TES探测器设计开发中，当前主要采用小信号原理，通过线性近似方式来建立探测器输出脉冲与各参数之间的关系，该方法无法分析探测器尺寸效应、信号饱和等情况，且无法处理更加复杂的结构，这限制了TES探测器技术的发展。 在本研究中利用COMSOL Mutiphysics®软件进行TES吸收体与超导薄膜传热分布，与电信号反馈的仿真。首先，利用COMSOL固体传热模块进行对TES器件进行传热物理场的建模。然后利用AC ... Read More

Klein tunneling is one of the most striking consequences of Dirac equation. Despite experimental investigations of the phenomenon in analog systems in the transport or quasi-bound state scenario, a direct observation of quantized Klein tunneling is still lacking. Now this is achieved in ... Read More

This research proposed a novel battery thermal management system that utilized the heat pipe coupling composite fin (HPCF) which consisted of aluminum fin, phase change material and liquid cooling tube. By using battery module, heat transfer module and CFD module of COMSOL, the ... Read More

高压直流电缆终端和接头是直流电缆系统中的关键部件。我们团队设计开发了一种±200 kV高压直流充气插拔式电缆终端。该类型终端具有重量轻、安装时间短及爆炸风险低等优势。在设计过程中，我们依靠COMSOL Multiphysics，分别进行了电热耦合和机械应力仿真建模。其中电热耦合模型用于电场强度计算，而机械应力模型用于界面压强计算。利用该方法设计的高压直流电缆终端已成功通过型式试验，证明了该设计方法的可行性。后续的裕度实验进一步表明该系统具有充足的安全裕度，其在尺寸缩小和更高电压等级应用方面具有潜力。 Read More

随着红外光电技术的发展，高响应性、超低暗电流和高响应速度已成为下一代红外光电探测器的重要因素。然而，为了获得高量子效率，吸收层的最小厚度被限制在大约一个或几个波长长度，这导致光生载流子的传输时间长。在这项工作中，我们提出了一种光子捕获结构，该结构利用金属的趋肤效应来产生横向传输模式，以增强红外光电探测器的吸收。本文讨论了InAs、InSb、InAs/GaSb 二类超晶格、InAs/InAsSb 二类超晶格和HgCdTe红外光电探测器光子捕获结构的光学性质。对光学性质的吸收和光电学性质的响应性进行了系统的数值研究。光学模拟表明，HgCdTe红外光电二极管在8.5 ~ ... Read More

摘要：为选择适宜的砂型厚度以提高铸件成品率，本研究利用COMSOL Multiphysics对熔铸AZS33耐火砖的冷却凝固过程进行了模拟，考察了不同厚度（30、40、50、60、70、80mm）刚玉砂型材料对冷却过程中的温度、热通量和热应力的传导和分布的影响。结果表明：(1)在冷却初期，砂型厚度对铸件最高温度影响较小，角部和表层区域先行凝固，中心区域温度下降缓慢，略后温度回升有助于缓解冷却应力；中期冷却时，砂型越厚，铸件温度开始下降越早，但降温速率逐渐放缓；后期降温趋缓，各区域温差减少直至冷却完成。(2)砂型厚度越小，冷却中期热通量的最大值保持稳定的时间越长 ... Read More

压电材料被广泛应用于传感器和执行器方面。压电陶瓷具有功耗低，振膜结构简单等特点。PZT具有很高的压电系数，具有机电转换效率高，驱动应用能力强的特点。 仿真设计中我们使用COMSOL Multiphysics构建了电、力、声多物理场，为了提高性能采用了多层材料叠加获得更大的法向位移，从而提高其低频响应。在压电材料的极化参数设定中我们通过求解数学方程获得一组弯曲的局域坐标，使得各向异性材料的极化参数与弯曲压电陶瓷的曲率法向一致。最后得到的计算结果与测试结果一致。同时使用COMSOL优化PZT几何参数和层数可以进一步增加其法向位移，提高器件性能。 Read More

为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... Read More

采用工业回转窑处理危险废弃物已经有多年历史。但回转窑的结渣行为一直困扰着行业内的技术人员。对于回转窑的研究发现，这是一个多物理场耦合作用的环境作用，它包括流体力学、传热学，物理相变以及物性的构效关系。 将真实的回转窑分为四个阶段：物料吸热干燥、升温预燃，燃烧放热，冷却降温。窑内的助燃空气与高温裂解的可燃气体进行混合，气体在燃烧过程中放热。热量伴随着气体流动，进行能量的转移和再分布。 采用流体力学与传热两个物理场耦合化学反应的方式，对于工业回转窑进行了数学建模。固体物料的输送及其热值等物性采用工业实际数据，窑头送风按照实际风机喷风流率和送风角度进行模拟。 ... Read More

将扬声器的前期开发，包含音圈设计、3D绘制、磁路仿真、性能仿真全部在comsol里用一套参数开发完成。高度集成的设计方案耗时极短，可以得到扬声器开发所需的所有TS参数和性能仿真结构，并且可导出3D用于手板打样。 可记录开发过程中所有调试记录，比较后，可回溯最优方案的参数。 全程可视化建模，清晰展现设计意图。 Read More