Technical Papers and Presentations

基于 Level-Set 界面跟踪方法建立了激光熔覆过程的三维瞬态数值模型，研究了瞬态熔化和凝固过程中传热传质的演化规律。该模型使用 Level-Set 方法跟踪熔池气/液界面，采用焓－多孔度（enthalpy-porosity）方法得到了固/液界面之间的糊状区，并考虑了质量添加、材料熔化/凝固、热毛细效应（Marangoni效应）、浮力效应、活性元素质量传输等对熔池流动和界面的影响。通过该模型，具体分析了质量添加、力和界面平衡条件对熔池气/液界面的影响，以及由熔池温度/浓度分布引起的热毛细效应、金属材料的熔/凝过程和熔池流动形式对熔池固/液界面的影响。结果表明 ... Read More

为抑制离子轰击靶材，提高亚稳态原子密度而提出了离子筛选 ICP（I-F ICP）设备，可以有效地抑制带电粒子到达靶材表面，亚稳态原子与电子/离子数量比值明显提高，有助于 CVD 工艺中靶材表面的活化。本文通过 COMSOL Multiphysics® 中耦合等离子体和流场接口对 I-F ICP 腔室建模仿真，腔室结构见图1，应用氩气放电仿真研究了离子筛网的过滤效果。首先对比有无耦合流场的结果，结果显示了耦合流场仿真的必要性。用等离子体场与流场耦合计算，等离子体场为流场提供流体的特性参数密度和动力学粘度系数，流场接口为等离子体接口提供速度场和决定压力等参数并提供进、出气口 ... Read More

目前，脉冲磁体广泛采用导体绕组和加固材料分层交替绕制的工艺（内部层间加固），以提高磁体的整体结构强度。磁体在长期的放电工作过程中，反复经历强电磁力的作用，导体材料（一般为纯铜、铜基合金以及铜基复合材料）在重复的加卸载过程中存在着塑性应变的累积效应，即棘轮效应。导体材料塑性应变的逐渐累积，导致了磁体不可逆电感值的不断增加。因此，磁体的不可逆电感变化可表征磁体内部的整体变形情况，可用于脉冲磁体的疲劳失效预测。 本文基于 COMSOL Multiphysics® 5.1 软件，对脉冲磁体的放电过程建立了电路、电磁场、温度场及结构场的二维轴对称全耦合模型 ... Read More

动脉瘤破裂是引起蛛网膜下腔出血的一种主要原因。结合 COMSOL Multiphysics® 灵活的几何建模特性以及强大的流体仿真求解能力，本文分别对两组不同大小关系的 MCA 动脉瘤理论模型进行了仿真建模分析。通过模拟分析，获得了动脉瘤球囊体长度和宽度与动脉瘤基底宽度不同比例条件下的动脉瘤速度、压力、壁面切应力（WSS）等参数的变化规律，分析了几何形态与动力学参数之间的关系。模拟结果显示：1、宽颈动脉瘤，瘤体内部旋流强度较之窄颈动脉瘤更强，中心区流速更低，更有利于形成血栓而且顶点处压力更大，更易破裂。2、增大动脉瘤宽度与基底直径的比值，顶点处 WSS 呈非线性增长 ... Read More

斜井和水平井中阵列感应响应特性研究是测井数据正确解释的基础。在斜井和水平井中，井轨迹可能以任意角度进出水平地层，阵列感应测井响应计算是复杂的三维电磁场数值计算。基于 COMSOL Multiphysics® 软件的 AD/DC 模块开发完成斜井和水平井中的阵列感应响应三维数值计算方法。详细计算分析水平井和斜井中井位置、目的层厚、目的层电导率、围岩电导率以及目的层与围岩电导率对比度对阵列感应测井响应的影响。结果表明，水平井的阵列感应测井响应特性取决于层厚、电导率对比度、子阵列间距、仪器距层界面距离等多种因素。当层厚大于仪器分层厚度时，水平井响应与直井响应接近 ... Read More

使用 COMSOL Multiphysics® 仿真轴对称扬声器一般可采用 2D 轴对称模型，但在这种坐标系下无法建立扬声器测量中常用的矩形障板模型，而选择计算安装在无限大障板上扬声器的声特性，其仿真计算结果又与常见的标准障板上的测量结果在中低频段存在较大差异。 为了使无限大障板上的仿真结果与标准障板（或其它有限大障板）上的测量结果相一致，提出一种方法，利用 COMSOL 软件的 Parameter Sweep 功能，通过多次进行 2D 轴对称的电磁场、结构力学和声学三场耦合的扬声器仿真计算及相应后处理，得到安装在有限大障板上的扬声器正前方的声特性。 ... Read More

激光熔凝通常被作为材料表面的最终处理工艺，然而激光熔凝处理后，材料表面容易出现高低起伏的波纹，降低了其表面质量。因此，为了在激光熔凝处理后获得平整的表面，同时降低后续机加工所需的成本和时间，本文提出了利用稳态磁场抑制激光所致熔池运动的方法。以固液相变统一模型为基础，建立了考虑热传导、流体运动、相变及电磁场作用的多物理场耦合2D瞬态仿真模型，将洛仑兹力以体积力形式添加到动量方程源项中，并利用移动网格（ALE）的方法在模型中计算了熔池表面的运动形态 ... Read More

LIMCA技术是一种原位测量高温液态金属中杂质颗粒的方法。测量的原理为：在一个小孔内外设置一对电极，并且通以电流，这样可以在孔口附近形成一个电敏感区，当杂质经过电敏感区时，通过测量电压脉冲信号以检测杂质的信息。对硬质颗粒的LIMCA技术已经有了许多研究，但实际情况下有些颗粒如气泡是可变形的，这将损害LIMCA的精度。 模型使用了 COMSOL Multiphysics® 中的“层流两相流-相场”和“电磁场”模式，气泡和液态铝以相同的初始速度向相同方向运动，同时在液态导电金属中通以电流。由于流体和气泡是运动的，流动会受到洛伦兹力的影响，所以在流场中加入由电磁场计算得到的 ... Read More

移动电话产品向更薄的趋势发展，装入手机中的微型扬声器能使用到的音腔空间也就日趋减少。为了高效利用手机内部空间，手机音腔设计时往往导通扬声器位置周围的小空间作为其音腔，扩大音腔体积。与此带来的问题是，因手机内部空间限制，导通管或导通孔规格较小，产生了声谐振效果。谐振频率点往往位于重要的中频段，使声压级中频段曲线出现波谷，影响声学性能和听感效果。 本文说明了声谐振产生的原因，并通过电力声类比，用理论方法估算出声谐振频率点的大致范围。为了解决声谐振产生的问题，我们使用 COMSOL Multiphysics® 准确模拟出扬声器声腔的 SPL 曲线，通过 SPL ... Read More