Technical Papers and Presentations

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

方便餐盒微波加热特性研究 宋春芳※ 王燕 金光远 崔政伟   (江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江南大学机械工程学院，江苏，无锡，214122） 摘要：本文采用 COMSOL Multiphysics® 建立了电磁与传热耦合的仿真模型，研究方便餐盒微波加热传热特性规律，模型包括加热腔、波导以及可旋转的转盘和物料，通过比较不同转速对仿真结果的影响，选用 7.5rpm 作为转盘转速。研究结果表明，微波功率为 700W，90s 的微波加热后，方便餐盒空间温度场分布和瞬态温度曲线与实验结果基本保持一致，微波仿真模型可行 ... Read More

引言 多孔材料能够吸收大量声能且只反射少量声波，因此具有良好的吸声性能而被广泛地用于噪声的控制。梯度多孔材料吸声性能的实验研究已经有所开展，但相应的数值研究却很鲜见。 COMSOL Multiphysics® 的使用 本文分别用3层和6层孔隙度呈等差数列的多孔玻璃丝组合成梯度多孔玻璃丝（图1为由3层不同孔隙度的多孔玻璃丝组成的梯度多孔玻璃丝，空气区域为宽W、高H的矩形，余下区域为多孔玻璃丝区域），并根据 DBM 模型采用 COMSOL Multiphysics® 模拟组合成的梯度多孔玻璃丝的吸声性能。 结果 由图2，梯度多孔玻璃丝（3层）与相同厚度 ... Read More

引言：铁电薄膜材料是一类具有优异性能的功能材料而被广泛应用于电子元器件中。理想状态下铁电薄膜材料为绝缘体或宽禁带半导体，但实际中铁电薄膜材料会因为制备或者在元器件中因为界面引入带电粒子或缺陷，引起较大的电流，影响电子元器件的性能。我们建立了考虑挠曲电效应及带电粒子漂移扩散的相场模型用以研究挠曲电效应对 Pt/PZT/Pt 多层结构的 I-V 特性的影响。 COMSOL Multiphysics® 的使用：我们使用 COMSOL 建立了一个二维平面模型(如图1)，使用的是 PDE 接口，未使用案例库模型。 结果：我们通过模拟得到了不同挠曲电耦合系数下铁电薄膜的应变梯度云图 ... Read More

研究结果表明，海水中钢结构设备的腐蚀问题触目惊心，通常会造成设备损坏、性能降低。由此可见，控制腐蚀是一项十分重要的任务。 钢结构设备的防腐保护主要采用阴极保护和涂层保护两种方式，然而，由于涂层自身不可避免的缺陷以及施工过程中导致的缺陷，腐蚀仍将在以上造成的缺陷处发生。因此，在接触海水的部位，为了消除涂层缺陷而造成的腐蚀，通常根据钢结构的实际情况和使用状态，采用阴极保护的方法。电位是阴极保护工程中，对控制和监视阴极保护效果进行评价的一项重要指标，因而，非常有必要去了解被保护设备表面上的电位分布。 使用Comsol进行阴极保护数值模拟计算时，步骤如下： （1）选择物理场 ... Read More