Technical Papers and Presentations

引言：超流氦低温系统的正常运行离不开负压换热器，在此选用绕管式的负压换热器。其工况为 4.45K~2K 之间，低压侧绝对压力 3000Pa 左右。软件中用到的模块有 Livelink for Solidworks、Livelink for Excel、“非等温湍流 k-ε”接口。 结果：求解结果定性上正确，问题在于为了让换热器达到理想换热效果，需要更多匝数的绕管，对计算机要求很大，在该模型中只保留了 10 匝。 Read More

引言：柔性压力传感器在电子皮肤、智能假肢以及医疗监测诊断等领域发挥着十分重要的作用。因此压力传感器需要很高的灵敏度、较宽的敏感区间及稳定的性能。利用典型有机硅 PDMS 作为支撑层，聚合物 PEDOT: PSS 作为导电感应层制得的高度不均一微突结构的双压敏机制压阻传感器灵敏度达到了 851kPa-1。其探测范围广，性能优异，为解决目前压阻传感器中灵敏度低、敏感压力区间窄的难题提供了新思路。 COMSOL MULTIPHYSICS® 软件的使用：本文利用 COMSOL Multiphysics® 软件建立了不均匀微突结构的压阻式传感器模型 ... Read More

随着电力工业的快速发展，母线板作为汇集、分配和传送电能的装置，广泛应用于各个电工领域。由于流过母线板的电流一般较大，其温升发热问题不容忽视。该问题涉及电磁场、温度场、流场及位移场等多个物理场的综合。为了更好地研究其发热散热问题，本文采用 COMSOL Multiphysics® 多物理场直接耦合分析软件，基于有限元理论，在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上，对母线板进行三维建模。分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析，电—热—流耦合场分析，从而研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小。最后加入层流，分析在考虑气流冷却效应时 ... Read More

TRISO（TRistructure ISOtropic）燃料颗粒不仅是在役高温气冷堆燃料元件的核心部件，同时也是下一代用于水冷反应堆的全陶瓷微密封（FCM）耐事故燃料（ATF）元件的关键组成部分。TRISO燃料颗粒由内核部分和包覆层两部分组成，其中内核部分包括球形UO2或UN燃料核芯和包围核芯的疏松热解碳缓冲层，包覆层由内向外依次为内致密热解碳层（IPyC层）、碳化硅层（SiC层）和外致密热解碳层（OPyC层）。基于COMSOL Multiphysics®多物理场耦合有限元软件开发了TRISO燃料颗粒的三维热学-力学-裂变产物扩散耦合分析模型 ... Read More

在振动仿真中，网格量永远是考验工程师的重要问题，虽然计算机性能的提高可以解决一部分计算量问题，但这远远不够。一种有效的方式是进行二维计算，COMSOL Multiphysics® 中也有二维轴对称的几何维度，这极大地方便解决轴对称目标问题。但是由于空间维度的限制，只有当研究目标和其激励均为轴对称的情况才可以应用，这极大地限制了二维轴对称的应用。 在研究中，提出了一种针对二维轴对称目标的算法，以水下弹性结构声散射为例，建立了轴对称目标非轴对称载荷的模型。将需要三维建模计算的模型改为仅需要建立二维轴对称模型即可，大大降低了计算量。 在 COMSOL 的应用中 ... Read More

作为一项重要的材料表面处理技术，抛光直接影响着材料表面粗糙度等表面质量评价参数。随着微纳技术和精密制造的发展，工业应用中对材料表面粗糙度的要求越来越高，对抛光技术的综合要求也随之越来越高。然而，一些传统抛光方法的弊端日益凸显，无法再满足工业需要。激光抛光作为一种非接触式抛光技术，避免了传统抛光技术的磨痕，作用区域可控，可以对选定的区域进行局部抛光，也可以对复杂结构、机械不可达或难接近结构进行抛光。本文基于传热学和流体力学的基础理论，利用多物理场耦合有限元软件 COMSOL Multiphysics®，建立激光抛光过程的热-流-自由液面变形有限元模型，分析了表面张力和 ... Read More

复合材料帽型加筋结构在航空航天领域得到了广泛应用，硅橡胶芯模是实现其共固化成型的关键工装之一。预浸料固化加热过程中硅橡胶的热膨胀需要通过预制调型孔来消除，以保证帽型加筋结构的成型质量。本文通过 COMSOL Multiphysics® 建立了硅橡胶芯模预制调型孔热力耦合有限元分析模型（图 1），采用传热和结构力学模块对不同结构硅橡胶芯模进行计算机仿真，得出实现复合材料帽型加筋结构形性协同制造的硅橡胶芯模预制调型孔的最佳尺寸范围（图 2）。综合分析硅橡胶芯模受热膨胀的可能影响因素，建立了考虑体积修正系数的预制调型孔计算模型 ... Read More

基于电化学-热耦合模型，模拟了常温条件下 LiFePO4 /Graphite 锂离子电池的放电过程，并对电池内部正负电极各个位置的电化学反应速度演化规律进行了模拟计算研究。结果表明：放电过程中电极各处的反应速率不同，且是动态变化的。 Electrochemical Thermal Model Based Research for Electrochemical Performance of Lithium Ion Batteries Jia Ming, Tang Yiwei, Cheng Yun, Du Shuanglong, Li Jie (School of ... Read More

摘要：在太空高能带电粒子作用下，航天器上存在绝缘介质深层充电的危险。介质内沉积电荷导致局部出现强电场（达到107V/m），有可能造成介质击穿放电。一方面，充电过程与介质电导率密切相关，而电导率受温度影响显著，另一方面，介质中的通电导体发热会影响介质的局部温度，于是有必要综合考虑介质中电场与热场的耦合变化过程。对此，我们建立了考虑电场与热场耦合变化的介质深层充电模型，并采用 COMSOL Multiphysics® 软件，实现了数值求解。结果表明，在一定的空间辐射环境下，考虑热场是十分重要的，热导率会对充电结果产生不可忽视的影响 ... Read More

为研究不同加热方式下煤岩内部裂隙在热力耦合作用下的变形特征，建立了微波和常规加热两种数值模型，考查了不同温度场分布特征下裂隙周边应力应变场的变化过程。研究结果表明：微波加热，温度场分布具有内高外低的特征，此时裂隙周边分布的应力多为压应力，且数值较大，裂隙边界位移表现为向内收缩；常规加热，温度场分布具有外高内低的特性，此时裂隙周边分布应力多为拉应力，但量值较低，裂隙边界位移表现为向外扩张；热源越靠近裂隙压应力越明显，反之拉应力明显。 Read More