See How Modeling and Simulation Is Used Across Industries
Multiphysics modeling and simulation drives innovation across industries and academia — as is evidenced by the many uses showcased in the technical papers and posters presented by engineers, researchers, and scientists at the COMSOL Conference each year.
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磁性纳米线中的磁畴壁 (domain wall) 系统因兼具基础研究价值与应用潜力而备受关注。在窄而薄的纳米线中，横向磁畴壁(transverse domain wall)是最基本的磁畴壁类型。 存在两种截然不同的磁畴壁相互作用机制：首先，静磁相互作用会诱发长程吸引或排斥效应——等效而言，每个磁畴壁携带有效磁荷，介导着类库仑长程相互作用；其次，交换相互作用会在相邻畴壁间产生短程的吸引或排斥力，这实质上是一种拓扑相互作用。按照磁畴壁携带的等效磁荷的符号以及其拓扑手性，共有四种横向磁畴壁，分别记为R+,R-,L+,L-。 对于单根纳米线中的两个磁畴壁 ... Read More
同轴磁齿轮是将一个或一组永磁体或电磁体安置在圆形转轴外侧，通过扭矩-速度的调整实现外部非接触式动能控制的机构，用于工业自动化控制和可再生能源等应用中，和机械齿轮不同，磁齿轮工作时无摩擦，所以能量损耗小。本文以二维旋转动网格模型为基础，在径向方向分别安置单个和多个永磁体。探究不同安置数量对外部空间环境产生的电磁感应规律。 Read More
自旋波作为磁性材料中的一种基本激发模式，具有极其重要的特性。尤其当自旋波被用作信息或能量的载体时，对其色散关系的研究是不可或缺的。自旋波通常分为两类：在波长较长时起主导作用的偶极自旋波，以及在波长较短时起主导作用的交换自旋波。 关于铁磁薄膜中偶极-交换自旋波的完整理论，早在20世纪70年代便已由 De Wames 和 Wolfram [1] 建立，为理解其在各种磁性体系中的行为及其应用提供了基础。随后，Stamps 和 Camley [2] 将该理论推广至反铁磁体。 我们利用 COMSOL Multiphysics 进行的数值微磁学模拟 ... Read More
万物互联和智能工业化发展为射频集成电路器件和光 MEMS 微纳结构器件的高密度异质集成带来了全新的发展机遇，构建逼近物理真实的建模和工程 EDA 难度很大，但对芯片高质量工艺和性能的发展至关重要。传统的射频系统内部的高密度异质集成的多物理场电磁－力－热往往是弱耦合效应，两两之间是单向耦合作用。但是随着集成系统不停的小型化需求，这就对器件微型化提出更高的要求，需要进行新材料、新器件和新机理的研究。本报告将以具体微纳尺度射频 MEMS 器件为例，讨论微波集成电路新型器件 BAW 滤波器、乃至磁电天线芯片内部的电磁、微磁、力、热强相互耦合效应，以及 BAW ... Read More
脉冲电磁场（PEMF）作为一种非侵入式物理干预手段，可通过特定频率的时变磁场改善血液循环，调节身体机能，进而改善睡眠。影响电磁场空间分布的因素众多，包括波形参数（脉冲波形、脉冲幅值、脉冲频率、脉冲组合等）和线圈参数（导线直径、线圈匝数、线圈尺寸、布局等）。本文在COMSOL Multipyhsics软件平台上聚焦于线圈参数的优化设计及其对空间磁感应强度分布的影响。首先，构建单、双线圈模型，系统分析线圈绕制参数及尺寸对空间磁场分布的影响规律；其次，建立多线圈模型，研究不同布局策略对磁场均匀性的提升效果；最后，构建符合人体结构特征的三维多线圈模型 ... Read More
在处理波导驱动的磁性材料时，需要用到本课题组基于COMSOL平台开发的微磁学模块[1-3]与COMSOL自带的射频模块耦合。两个模块的耦合方法为互相交换一个物理量：微磁学模块将解出的磁化强度m导入到电磁波模块本构关系的磁化强度中；而电磁波模块将解出的磁场强度h添加到微磁学模块的有效场中。 依据任务的不同，我们可以选择不同的电磁波模块。对于求解静磁自旋波的问题，AC/DC中的mfnc模块即可符合需求。该模块既可以与微磁学频域模块联合进行频域求解，也可以与微磁学时域模块联合进行时域计算。但是对于存在电磁波导的问题，由于我们有端口的需求，以及体系具有可比拟几何尺度的电磁波长 ... Read More
电感耦合等离子体是一种将外部电源提供的能量经电感线圈以电磁场的形式耦合传递给等离子体以维持等离子体放电的技术。本文在原有电感耦合等离子体源的基础结构上，通过在放电腔室外放置若干个闭合铁氧体磁芯，将电感线圈绕制在磁芯上来达到改善性能的目的。在这项工作中，我们利用COMSOL在射频电源相对较低频率(400KHz)的情况下，对低气压(10Torr)氩气介质带有磁芯的圆柱形ICP进行了多物理场耦合仿真，其中包含电磁场、等离子体、流体场和温度场，得到了包括电子密度、电子温度、流场速度与背景气体温度等物理场分布。结果表明，在放电功率为400W左右时 ... Read More
本研究聚焦于混沌流与电磁热耦合机制及其在厘米级流体系统中的协同增效作用，通过COMSOL Multiphysics平台构建了介尺度C型混沌流微波加热系统的多物理场耦合模型。研究采用数值模拟重点探究C型周期性几何结构参数（周期间距Ld、通道截面纵横比W/H）对层流混合效率与电磁传热性能的影响规律。通过参数化建模实现了流体动力学、电磁场及传热场的双向耦合计算，系统揭示了混沌对流扰动与微波非均匀加热的互馈机制。 模拟结果表明：C型混沌流道通过周期性流向反转产生拉伸折叠效应，在Ld=20-30 mm范围内可实现最优混合指数（较传统结构提升42%），通过协同优化Ld=25±5 ... Read More
随着电磁设备的广泛应用，电磁辐射对植入式心脏起搏器患者健康的潜在影响引发关注。本文针对传统有限元方法计算时间长的问题，提出一种基于3D U-Net神经网络的方法快速预测微波炉泄漏电磁波对佩戴心脏起搏器患者产生的电磁暴露。研究通过COMSOL软件建立微波炉-人体胸腔-起搏器多物理场耦合模型，采用COMSOL Multiphysics®的RF模块进行多物理场耦合仿真，模拟2.45GHz电磁波在人体组织中的传播与能量吸收特性，利用参数化扫描生成多工况下的电场强度、比吸收率（SAR）数据，将仿真得到的电场强度和SAR作为神经网络的标签数据，之后对原始数据进行裁剪、补充 ... Read More
铁磁材料中的各类磁织构有望为新一代信息处理与存储的硬件方案奠定基础，比如磁畴壁和磁性斯格明子(skyrmion)等。基于本课题开发的COMSOL微磁学模块可以仿真介观层面上磁性材料内磁矩的动力学行为，即求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程。在本工作中，我们利用COMSOL微磁学模块计算了铁磁体系中两类磁织构的动力学行为。首先，在准一维的铁磁体系中，两个180°磁畴壁之间由于交换相互作用产生近程的拓扑排斥效应，因此通过塞曼场将它们挤压在一起可以生成一个360°磁畴壁，这个360°磁畴壁中存在一维自旋波的束缚态。其次，在准二维的铁磁体系中 ... Read More