Technical Papers and Presentations

由于在亚波长成像方面的潜在应用，双负声学超材料(同时具有负的有效密度和负的有效模量)受到了广泛关注。然而，已有的单带双负声学超材料的带宽限制了它的广泛应用。为了扩展双负带的带宽，电磁超材料中引入了多带双负超材料。最近，声学超材料研究人员设计了多带单负超材料。显然通过组合多带负有效密度和多带负有效模量超材料单元能够实现多带双负，可是单元间的阻抗不匹配影响声波的透射率。本文提出基于单负的亥姆霍兹共鸣器单元通过波导耦合实现多带双负的声学超材料单元。我们利用两个亥姆霍兹共鸣器耦合实现负密度和负模量的重叠，通过增加亥姆霍兹共鸣器实现多带双负超材料单元 ... Read More

激光沉积是激光增材制造的一种，激光照射靶材表面，同时合金粉末同步送入工件表面，激光与粉末相互作用，并在基体表面形成金属熔池，随着热源和粉末流的相对移动，熔池快速冷却，形成沉积道。该快速熔凝过程复杂，涉及传热（热传导与热对流）、流动、相变、质量添加、多组分传质、自由表面移动等。 本算例使用了传热模块、流动模块和组分传输模块，研究激光增材制造过程中的高温金属熔池的温度场、速度场和浓度场。分析表面张力、重力、等对熔池形成的影响；引入液相分数描述固液糊状区，在动量方程和能量方程中添加源项建立固液混合区的控制方程；采用动网格技术（ALE）实现移动自由界面 ... Read More

采用数值分析方法对扬声器稳态温度场进行分析，可得到单频信号以及白噪声激励下扬声器各部件及周围空气的稳态温度场分布。将仿真结果与采用 Klippel R&D 系统 PWT 模块及多通道测温仪的测量结果相比较，表明数值分析结果与测量结果基本一致。同时还讨论了温升所导致的扬声器输出功率压缩现象。 Read More

近年来，行驶车辆数量和平均驾驶时间都呈现剧增趋势，无人驾驶/辅助驾驶成为了竞相追捧的未来科技。汽车防撞毫米波雷达作为无人驾驶/辅助驾驶的关键技术，将得到广泛应用。未来可用于汽车防撞毫米波雷达的目标频段有 24GHz、28GHz、60GHz 以及 77GHz 等，其中 77GHz 可拥有 230m 的较长探测距离。本文提出一种基于环形馈线的 77GHz 毫米波微带天线，包括 4 个结构完全相同的天线单元和环形馈线，其中 4 个天线单元均匀分布在环形馈线的圆周上，并指向环形馈线的圆心；每个天线单元包括3个通过微带线连接的贴片，每个天线单元通过微带线与环形馈线连接 ... Read More

水力压裂是目前低渗透致密油气田开发的关键技术，水力压裂裂缝的导流能力、有效缝长和改造体积参数是影响开采效果的重要因素。本文着重考虑水平井单裂缝内铺沙浓度的分布对开采过程中压力分布的影响。首先，使用 CFD 模块中的混合流动（Mixture Model，Laminar Flow）模型对铺沙过程进行了模拟，选取速度入口和压力出口的边界条件，得到了固相体积分数的二维分布。然后，利用 MatLab 数值积分将以上得到的二维分布转换成一维，根据铺沙浓度与裂缝渗透率的经验公式，将此一维分布转换成裂缝中渗透率的分布。最后，利用 CFD 模块中的达西流（Darcy's Law ... Read More

文章从数值模拟的角度研究了超声辅助水下湿法焊接中超声对自保护药芯焊丝产生的气泡的影响。在水下湿法药芯焊丝电弧焊接（FCAW）中，通过药芯燃烧产生的气泡来保护电弧和熔池，电弧的稳定性因此得到提高。采用了 COMSOL 两相流水平集的方法来模拟气泡，采用压力声学来模拟变幅杆振动产生的声波。在变幅杆模拟中，通过在辐射端端面上添加法向加速度，在变幅杆的表面和工件表面添加硬声场条件来形成驻波，通过改变变幅杆端面与工件上表面的距离，计算声辐射功率，从而得到超声谐振高度。在两相流中，首先模拟无超声时气泡的自由上浮过程，再通过在层流中添加体积力即声辐射力来实现声场与流场的耦合 ... Read More

可穿戴设备是近几年发展最快的电子产品之一，但是目前电池寿命仍然不够长、换电池代价高等问题制约进一步发展。为解决该问题，本文提出一种可拉伸式压电振动能量采集器，通过转化肢体运动的能量直接为设备的供能。该器件由柔性衬底、压电铁磁性悬臂梁以及磁铁组成。当衬底被拉伸，悬臂梁从磁铁上分离，进入高频振动发电状态；当衬底从拉伸状态恢复，悬臂梁被磁铁吸引，再次高频发电。本工作先建立器件 3D 模型，用 COMSOL 结构力学得到的前三阶模态阵型，并和解析计算结果进行对比，阵型函数很相近。采用压电设备和 AC/DC 电路模块进行多物理场耦合：在特征值研究中 ... Read More

石油开采过程中，油田广泛采用多分支水平井技术以提高产量，因此研究多分支水平井对油气井产能的影响具有重要意义。本文应用达西定律接口，建立不同井眼几何尺寸的多分支水平井二维模型，分别计算产量。并且应用 COMSOL App 开发器，建立了多分支水平井 APP，可以方便非专业人士的使用。计算结果表明：（1）侧向井段长度对多分支水平井产能影响显著，侧向井段越长，产量越高；（2）侧向井段与主井眼夹角，在 25°~ 55° 时，产能较大，角度为 15° 时产能较小，同时夹角对产能的影响随开采时间逐渐增大。建议生产过程中，适当增加水平井对应的侧向井的长度，进而获得更多的油气资源 ... Read More

摘要：油气勘探开发实践表明，主要油气层段中会存在 1.0m 以下的薄油气层。地质研究及试油试气结果证实，如果措施得当，这类薄储层也能获得较好的产能。为了研究高分辨率阵列感应测井仪器在含薄夹层地层中的测井响应特性，基于 COMSOL 软件 AC/DC 模块中的磁场模块，建立高倾角含层内夹层的三维地层模型，在改变目的层厚度 H、倾角 θ 及层内夹层厚度 Hj 等参数的情况下，计算低阻围岩情况下（围岩电导率 0.1S/m，目的层电导率 0.01S/m）阵列感应仪器发射源位于不同位置h时的测井响应，通过 LiveLink™ for MATLAB® ... Read More

磁声电成像能够将超声成像和电阻率成像的优势结合在一起，促进电阻率和超声成像方法在各个领域内的应用。本文提出两种磁声电正问题模拟的计算方法，即采用电流连续性定理和耦合场直接计算的方法计算相应的磁声电信号，采用 COMSOL 软件建立二维仿真模型，利用压力声学模块、∆u系数型偏微分方程模块、磁场模块进行了两种方式的磁声电正问题仿真。仿真结果对比表明，对于磁声电的正问题计算过程，两种方法结果完全一致，均可采用。 Read More