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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新能源汽车电池热失控特征极大关系着电池的安全边界，本文通过建立单体NCM电池的一维产气反应动力学耦合三维传热几何仿真模型，对电池热失控期间的温度，膨胀力特征进行分析。在COMSOL Multiphysics中先依据电池尺寸建立电池三维几何模型，电池结构为长方体热源，不额外考虑电池极耳的发热功率，将电池视作导热系数各向同性的集总热模型，之后在几何模型的基础上建立一维副反应动力学模型，利用偏微分方程接口模块实现实现电池热失控副反应产热量的计算，最后利用固体传热模块完成电池温度与产热的耦合，并输出相对应的膨胀力数值。通过完成验证的热失控模型，针对热滥用情况中的SOC ... Read More
在国防与科研领域应用中，通过红外（IR）成像检测各种目标至关重要，尤其在3μm至5μm的中波红外波段。目前基于非制冷碲化镉的探测器提供的分辨率比较低，因为他们的像素尺寸大于15μm。因此我们想开发使用氧化钒的红外相机。与其他类型的红外探测器相比，VOx红外探测器有以下几个优点。它的像素尺寸可以做到10μm，它们探测灵敏、快速，并且可以在室温下操作。它们的成本也相对较低，可以使用标准的微细加工技术制造。 氧化钒（VOx）红外探测器基于材料电阻随温度变化的原理工作。当VOx暴露于红外辐射时，它会吸收辐射能量，随着VOx材料温度的升高，其电阻会发生变化 ... Read More
射频变温压差膨化是一种新型的无油膨化技术，目前已被应用到原切薯片制备过程中。薯片膨化过程中涉及了质量、动量、能量运输以及材料的大体积形变。开发出能够描述热量和水分传输、快速蒸发和大变形的基本模型，有助于了解并优化影响膨化过程的各个因素。本研究结合COMSOL软件中固体传热、固体力学、射频磁场等模块进行了耦合分析。我们采用电磁热多物理场来耦合电流与固体传热模块，研究了不同环境与设备参数对薯片加热的影响；通过吸湿膨胀多物理场，水分变化的稀物质传递模块与固体力学模块中的结构变化相耦合，利用空气中水分输送来模拟环境气氛的变化；在膨化变形过程的瞬态模拟中 ... Read More
为满足电动汽车对长续航和快充电的需求，提升锂离子电池的能量密度和快充性能至关重要。锂离子电池在快速充放电过程中的电极结构退化问题已成为制约其性能提升的关键瓶颈。尤其在高倍率循环条件下，电极活性颗粒内部会因锂离子浓度梯度和相变引发的非均匀体积膨胀而产生显著的机械应力，进而导致微裂纹的萌生与扩展。本研究建立了耦合锂离子扩散、相变、应力演化及断裂过程的COMSOL模型，系统研究了单晶电极颗粒、二级电极颗粒和厚电极的断裂行为。在单晶颗粒尺度，建立了耦合锂扩散、相变、应力与断裂的相场模型。研究发现脱锂路径具有取向依赖性，导致非均匀相变与晶格失配应力 ... Read More
随着钛合金、镍基高温合金、金属间化合物等新材料的广泛应用，其本身高强高硬、高温性能优异等特点对传统切削加工带来了刀具寿命的挑战。为此，放电加工如电火花加工、电弧加工等非接触式加工得到了越来越广泛的应用。放电加工利用高温等离子体熔化甚至汽化工件，形成蚀坑达到材料去除的目的。为了评估放电加工对工件材料的影响，本模型以钛合金的电弧放电为例，利用COMSOL的传热模块和固体力学模块为基础，搭建了单次放电材料蚀除过程和残余应力预测模型，模型在传热模块中考虑了材料的物态变化。模型通过变形几何模块，用热量驱动边界移动，模拟等离子体加热熔化汽化材料的过程 ... Read More
为了证明膨胀对电池厚度变化的影响，传统p2d模型耦合移动边界法新建立了一个模型。对复合材料的比例进行了详细分类，以准确分析两种材料对容量的贡献。此外，还研究了电极设计（如活性层厚度和负极孔隙率）以及工作条件对电池电化学性能和厚度变化的影响。当硅含量增加并改变电极结构时，容量贡献率从 85% 增加到 92%。当孔隙率从 40% 增加到 60% 以及负极活性层厚度从 55 μm 增加到 85 μm 时，容量利用率分别从 58% 到 79% 和从 68% 到 59% 不等。在速率测试中，当速率从 0.5 C 变化到 2 C 时，电池厚度变化从 2.49 μm 减小到 1.56 ... Read More
微波消融是一种先进的局部热疗方法，已成为早期肝癌治疗的重要根治性手段之一。微波消融治疗肝癌的热力学机制对于精准化治疗策略、提升治疗效果至关重要。消融过程中组织所经历的热效应及伴随的形变特性直接关联其疗效的优劣，但临床直接测量难度巨大，建模仿真是推动该领域临床实践的有效工具。本研究通过微波与生物组织相互作用机制的数学表达，使用COMSOL Multiphysics仿真来分析消融过程中的热能分布以及由此触发的软组织热机械行为。本研究依据消融针的实际结构精确构建几何模型，并建立了电磁波与Pennes生物传热的多物理场耦合。鉴于肝脏组织电热特性对温度的敏感性 ... Read More
采用仿真软件对压气机内部流场进行CFD数值模拟，通过合理设置边界条件，计算得到压力与流速分布，进而获取准确的质量流量和压比数据，绘制压气机工作特性曲线（Map图）。本研究的关键难点在于旋转域与非旋转域之间的交界面处理，以及边界条件的设定是否符合实际流动状态，直接影响仿真结果的准确性。 采用COMSOL中的“旋转机械”模块对压气机内部流场进行CFD仿真。该模块专为叶轮机械设计，支持对旋转域独立设置动网格模型，从而更真实地捕捉叶片高速旋转过程中流场的非定常特性。通过准确模拟动静部件间的相互作用与湍流效应，可有效预测压气机内部的速度、压力分布 ... Read More
这项研究探讨了在高温高压环境中无线无源温度和压力传感器的多物理场分析与仿真。研究的重点在于评估电磁-热-机械耦合效应，以提高传感器在极端条件下建模的准确性。研究中使用COMSOL Multiphysics软件建立传感器的三维模型进行仿真，通过射频、传热、结构力学三个模块间的多物理场耦合方程，分析并仿真传感器模型中各物理场之间的耦合关系，以定性和定量分析它们的重要性。三个模块中分别使用了电磁波，频域 (emw)、固体传热 (ht)、固体力学 (solid) 物理场接口，并用电磁热（微波加热）、热应力，固体等多物理场耦合接口来仿真器件中的多场耦合效应。 仿真结果显示 ... Read More
随着大规模集成电路的发展，大尺寸电子级直拉单晶硅的需求与日俱增，而硅片尺寸增大的同时，氧相关缺陷带来的问题更加凸显。硅片中的氧相关缺陷有利有弊，因此直拉法生长单晶硅中的氧含量控制十分重要。本文基于COMSOL Multiphysics对12英寸电子级直拉单晶硅生长过程进行数值模拟分析，研究直拉单晶硅在不同凝固阶段下，晶体与熔体中氧浓度的变化，并计算出不同凝固阶段下氧在晶体和熔体两相中的浓度分布。通过考虑水冷屏，增加固液界面处的温度梯度，进而根据Voronkov理论计算出晶体中微缺陷区与“完美晶体区”。基于该模型，比较不同直径的坩埚对生长12寸直拉单晶硅的影响。结果表明 ... Read More