Technical Papers and Presentations

超材料是一类具有天然材料所不具备的特殊性质的材料[1-3]。近年来，有学者开始研究超材料对波的旋转效应，这一研究有着工程应用价值。江雪等[4]设计并实验验证了一种声场旋转器。江雪等[5]进一步研究了声场旋转器整体尺寸大小对其工作带宽的影响及声场旋转器中心处的旋转角度与其结构单元长度的关系。但未见声场旋转器结构单元尺寸对其工作带宽影响的研究。 本文采用 COMSOL Multiphysics® 的声学模块和结构力学模块模拟图1的俯视二维结构，采用完美匹配层以获得更好的模拟结果。 本文模拟了5个声场旋转器在不同频率下的声场，发现随着长方体结构单元长宽比的增加 ... Read More

引言：随着水平井和大斜度井的增多，随钻测井（LWD）技术越来越重要。随钻电磁波电阻率测井在随钻测井中应用最为广泛。在国外，随钻电磁波电阻率测井方法已经成为一种成熟的测井技术，但我国仍处于研究发展阶段。20 世纪 90 年代，大庆成功地研制出2MHz电磁波电阻率测井仪器。本世纪，中油测井成功引进并研制出了随钻电磁波电阻率测井仪WPR。仪器仿真对国内引进该仪器进行生产以及实际测井资料处理解释具有指导意义。本文借助COMSOL Multiphysics® 仿真平台，建立了二维轴对称模型。模型分为三层和多层，选择 AC/DC 模块中的磁场。通过 LiveLink for ... Read More

熔盐堆是唯一一种以液态为燃料的反应堆，熔盐堆研究不同于其他反应堆。本文采用多物理场耦合方法模拟熔盐堆发生工况时熔盐堆中一些参数的变化[1-4]。我们将反应堆模型简化为一个石墨围成的空腔结构，如图[1a]。为简化计算采用二维轴对称图形，如图[1b]。分别采用流体流动接口中单向流中的湍流模式模拟熔盐流体流动、传热模块中流体传热模拟熔盐传热、传热模块中固体传热模拟石墨传热、稀质传递接口模拟反应堆中先驱核浓度、系数型偏微分方程模拟中子扩散。基于以上五个物理场耦合的情况下对一回路发生失流以及石墨发生膨胀两种工况下研究熔盐堆温度变化及先驱核浓度的变化 ... Read More

硫化氢是天然气中的有害成分，它的存在一方面降低了天然气中烃类气体的百分比例，使然气的工业价值降低，同时它极强的毒性和腐蚀性，威胁着钻探开发的每一个环节，常导致重大的安全事故。由于我国海上油气田资源丰富，急需一套完整的工艺及装备系统处理深、远海储藏天然气中的硫化氢，由于恶劣的海洋环境影响，需要优选出适应 FLNG 条件下的脱硫工艺、设计并优化 FLNG 脱硫反应器内部结构。经过研究，我们将络合铁脱硫工艺应用在自主研发的 FLNG 脱硫装置中。利用 COMSOL Multiphysics® ... Read More

引言：激光诱导间质肿瘤热疗法是一种可使生物组织局部地方凝结坏死的肿瘤疾病治疗方法，目前已经用于肝、脑等各部位的肿瘤治疗[1-2]。为了更好地进行肿瘤疾病的治疗，需要实时地对组织的温度和热损伤进行监控，而检测技术很难实现对肿瘤治疗过程的实时监测，故数值计算成为研究光热疗法的有力工具[2-6]。本模型将生物组织光传输的物理场与热传输的物理场相耦合，考虑组织光热参数随温度变化的情况，研究了肿瘤周围含有大动脉的情况时组织的温度分布随时间的变化情况，研究结果对指导临床医学肿瘤治疗有重要意义。 COMSOL Multiphysics® 的软件使用： 几何模型：如图1所示 ... Read More

管道输送是油气能源长距离输送的重要途径。目前管道连接多采用焊接完成，焊接是一个复杂的非平衡物理化学过程，焊接接头各组成部分的成分、组织和性能都存在差异，同时还容易产生裂纹、气孔、夹杂和未熔合等焊接缺陷和较大的残余应力，使得焊接接头成为管道工程中的薄弱环节。在服役介质中，焊接接头存在宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池耦合的多相电化学反应而引起局部腐蚀，可能导致整个构件失效，引发严重的安全事故，造成重大的经济损失甚至人身伤亡。利用 COMSOL Multiphysics® 多物理场仿真软件的腐蚀模块和二次电流分布接口对 X80 钢焊接接头在 CO2 饱和的 NACE ... Read More

本作品通过研究微波炉矩形金属璧的单向移动，实现腔体内电场分布的变化，从而达到调节作用腔体内各点的电场分布的目的。图表1为仿真几何模型示意图，除了腔体内部的小块土豆，其余的腔体材料均为理想导体铜，腔体内为标准大气压下的空气。图表1中300mm30mm350mm矩形块的设计是为了更便捷地计算移动后的网格。本次仿真沿x轴正方向向外移动2的外侧面金属壁来实现腔体的移动。端口激励源为TE10模、频率2.45GHz、功率700W、相位为0的微波。图表2为金属壁移动示意图，通过软件的移动网格接口实现移动金属壁的仿真。仿真结果良好 ... Read More

带有防腐层的金属管道被广泛应用到油气输送，金属管道表面缺陷的存在会对管道运行产生安全隐患，如何检测防腐层下金属表面缺陷一直是无损检测领域的难题；本文设计了一种基于电容成像技术的新型电容成像探头（图1），利用该探头对不同深度的表面缺陷进行线扫描研究，并搭建电容成像实验装置（图2）进行实验研究，最后对比分析仿真结果（图3）与实验结果（图4）。 计算方法：通过 COMSOL Multiphysics® 软件的 AC/DC 模块，利用背对背三角形电容成像探头对不同深度的表面缺陷进行线扫描。求电容值仿真中用到了“静电（es）”接口，涉及到了基本的电磁学方程。 结果 ... Read More

引言： 对于微流控分选芯片而言，分支出口的位置、宽度等几何参数会直接影响到粒子分选精度与回收效率。但是，遗憾的是，对于流道各分支出口位置的高效设计方法却鲜有报道。当前的设计方法主要是对每一种目标粒子直接进行轨迹仿真[1~7]。但这种方法的运算成本巨大，如果粒子分散体系涉及到的粒径种类繁多且流道结构复杂，那么对每种粒径都进行仿真分析将会使得计算量与计算精度之间的矛盾愈加尖锐；而且，每引入一种没有被仿真研究过的粒径，都要对其重新进行仿真运算，运算成本巨大[8~10]。 据此，本文提出了一种结合有限元分析仿真与系统辨识方法的粒子出射位置预测方法 ... Read More

采用有限元模拟软件 COMSOL Multiphysics® 对液封直拉法（LEC）生长锑化镓（GaSb）晶体的物理过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转与坩埚旋转工艺对 GaSb 固-液界面形貌的影响。模拟结果表明，晶体旋转与坩埚旋转工艺将导致强烈的熔体强制对流，并进一步影响固液相变物理过程。上述工艺将分别具有促使凸向熔体的固液界面曲率减小和增大的作用，且同等转速条件下，坩埚旋转对固液界面形貌影响更大。基于上述模拟结果优化了实验中坩埚转速、晶体转速参数，最终获得了近似“平面”形貌的固液界面，由此获得了低位错密度的 GaSb 单晶。 Read More