Technical Papers and Presentations

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

Janus 颗粒是由物理或化学性质不同的两部分所构成的颗粒的总称。由于其结构的特殊性以及自驱动特性使其在MEMS、药物传输等领域有着潜在的应用价值。本文基于COMSOL Mutiphysics® 4.3a 多物理场耦合模拟平台对不同形状的 Pt-SiO2 型 Janus 颗粒的在不同浓度 H2O2 溶液中的自扩散泳动进行了数值模拟，并进一步研究模拟了球形 Janus 颗粒的近壁面运动。 Read More

为了不断地增加磁存储密度，机械硬盘中磁头和盘片之间的间隙，即飞高，已经减小到了 10nm 以下，以比特磁记录技术（BPM）和热辅助磁记录技术（HAMR）为代表的新兴技术不断涌现，给磁头磁盘界面的超薄气体润滑特性研究提出了新的挑战。 COMSOL Multiphysics® 的使用：由于在超薄气体润滑领域，连续介质模型已经不再适用，控制方程为玻尔兹曼方程。本文以 F-K 模型为控制方程，此模型是在线性玻尔兹曼方程和 BGK 方程基础上结合流量连续条件建立的修正雷诺方程。我们使用了 COMSOL Multiphysics® 中的 PDE 接口进行了自定义修正雷诺方程的建模 ... Read More

引言：微波干燥过程涉及多物理场的耦合，物理过程十分复杂。不仅有被加热物质的形态改变，还有气态、液态和固态三相的相互作用。为了更清楚地理解微波干燥过程，本模型将电磁场、多相流和物理变形用相应的方程耦合到一起建模分析，并用相应的物理参数表征微波干燥过程。（图1） COMSOL Multiphysics® 的使用：借鉴微波加热接口土豆模型，添加气体和固体传热接口以及自定义方程，用方程和参数实现多物理场耦合。实验模型中，干燥物为土豆，且被视为多孔弹性介质。物质变形用相应的矩阵来表征。 结果：在仿真结果的基础上，利用家用微波炉干燥土豆，设计实验 ... Read More

空芯光子晶体光纤（HC-PCFs）具有不同于传统光纤的带隙导光机制，在光通信系统、高功率激光器、工业制造和生物医疗等许多领域有广阔的应用前景。随着光纤拉制技术的不断进步，不同纤芯结构的 HC-PCFs 出现并带来了更好的光传输特性（图1）。通过设计新的纤芯形状，并运用 COMSOL Multiphysics® 中的 RF 模块进行仿真，可以研究各种纤芯 HC-PCFs 的模式（图2）、泄漏损耗（图3）和波导色散（图4）等特性。结果表明：设计的内凹圆化形纤芯 HC-PCFs 比传统的正十二边形纤芯 HC-PCFs 有更低的泄漏损耗和波导色散，而设计的内凹直线形纤芯 HC ... Read More