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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为深入探究材料属性对电弧等离子体热力学特性的影响，本研究以反应烧结碳化硅（RB-SiC）陶瓷为研究对象，基于 COMSOL Multiphysics 建立了耦合电流、磁场、层流及流体传热的磁流体动力学模型，并与304不锈钢进行对比分析。该模型综合考虑了电流、磁场与流场之间的能量转换，以及等离子体对电极与工件的热量传递，能够较为准确地描述电弧等离子体特性。结果表明，相较于304不锈钢，RB-SiC 等离子体具有更高的温度和热通量，但由于其极高的导热系数，工件在击穿后能迅速达到热平衡，且最终温度显著低于不锈钢。同时，RB-SiC 的等离子体最高温度位置不随脉宽变化 ... 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
触觉反馈马达作为近年来人机交互领域的重要创新，其性能优化高度依赖于多物理场耦合仿真技术。基于COMSOL Multiphysics平台，介绍了该类马达的建模与分析流程：首先通过磁场模块精确计算电磁驱动力，随后在固体力学物理场中开展模态分析以获取马达固有频率（F0）；最终结合瞬态动力学求解器，实现了对马达加速度响应、瞬态振动特性及启停时间等关键动态参数的定量评估。该仿真框架为触觉执行器的优化设计提供了完整的虚拟原型验证方案。 Read More
纳米磁流体具有高靶向性和可控性，在药物靶向释放，磁分离以及微流控领域中引起广泛关注。磁流体是在基础流体如水、乙二醇等溶液中分散直径小于 20 nm 的磁性粒子，其作为一种新型的高传热性能的能量输送媒介，在其应用过程中传热性能是不可忽略的。国内外许多学者对磁性流体流动与强化换热机理进行了许多研究，取得了大量的研究成果。磁流体由于具有磁性和流动性，在外加磁场作用下，利用磁场调控能够有效增强换热效果。基于此本文在稳态条件下，利用磁场、流体和传热多物理场耦合方式，针对二维通道内磁性流体进行数值仿真计算，通过设置不同磁体组合、纳米流体体积分数和磁场强度研究磁流体的传热性能。 Read More
本文研究一种新型连续流微波反应器，将高效的微波辐射技术与混沌强化混合技术耦合。运用COMSOL软件对在雷诺数为0.1至100的混相流体的传质性能和传热性能进行数值研究，以期为未来提高连续液-液化学反应的产量提供理论依据。难点在于：微波传输的不确定性使得传统实验和理论方法难以理解能量输入-吸收关系[1-2]，导致加热效率低下[3] 、加热均匀性较差[4-6]。同时，传统方法很难预测微波加热不同流体的效果，因为小的干扰和协同效应可能会导致剧烈的变化[7-11]。 本文提出了一种基于混沌对流强化的微波反应器，使用层流，电磁波，稀物质传递，流体传热等物理场，通过数值模拟理论分析 ... Read More
中子不带电但有磁矩和 1/2 自旋，自旋极化的中子可以作为探测材料磁性结构的有力探针。与核磁共振成像技术原理类似，极化中子的极化矢量在外磁场的作用下会发生拉莫尔进动，以外磁场方向为轴进行旋转。基于此原理，使用电磁铁产生足够均匀的磁场并通过调整电流大小即可以实现对极化矢量方向的精确调控。由于中子极化矢量对磁场极为敏感，而在中子束流截面内的任何磁场变化，包括磁场大小与方向偏差，均会导致极化中子发生退极化，影响测量精度。我们基于 COMSOL AC/DC 模块的模拟分析与设计，实现了一个基于 YBCO 高温超导体薄膜、高磁导率坡莫合金以及 REBCO ... Read More
磁性斯格明子是磁性系统中的一种准粒子自旋结构，其受拓扑保护和易被自旋极化电流驱动的性质使其在赛道存储器、自旋逻辑门、神经形态计算等应用领域备受关注。基于自主开发的COMSOL Multiphysics的微磁学模块，我们设计了一种具有周期性缺陷纹样的斯格明子赛道，利用空间结构的不均匀性和垂直磁各向异性产生对斯格明子的强钉扎效应以实现数据寄存，通过操控极化电流脉冲产生的自旋轨道力矩实现斯格明子在缺陷位上的定向跳跃以实现数据移位，并可在初始位上生成不同的斯格明子序列以实现数据串的整体操控。该模型设计已在室温下的Ta/CoFeB/MgO多层膜体系中通过实验证实。 Read More
在传统的电子磁透镜设计中，大多是由单个线圈电流来控制铜线圈绕组来产生可变磁场，其中热功率的耗散通常由常规的水冷、风冷体系来实现，因此设计一种具有恒定热功率耗散机制的电子磁透镜热管理系统是至关重要的。通过结合COMSOL Multiphysics®的AC/DC模块和优化模块，实现了具有双绞互抵线圈设计的恒功率磁透镜结构计算。模型网格划分采用差异化自定义大小的三角形网格划分为主，来控制模型的计算精度和计算机内存占用以及总计算时长。研究了为保证恒定功率输出，双绞线圈绕组的驱动电流IA和IB的关系。在此基础上，计算了不同工作电流对透镜场分布和功率的影响 ... Read More
微磁学仿真(micromagnetics simulation)是自旋电子学与磁学领域中重要的一种重要的研究手段，本质上通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程来对磁性体系中磁矩的动力学进行仿真。微磁学仿真的主流软件以开源为主，包括OOMMF、Mumax3等，然而其在工程上的应用以及与多物理场耦合的扩展性仍有所不足。我们基于COMSOL的Physics Builder创立了微磁学仿真模块，不仅能够实现已有的微磁学仿真功能，还能够与COMSOL内置的多物理场进行耦合，如磁弹耦合、磁光耦合、各向异性磁电阻等，为学术研究和工程应用提供了新的接口 ... Read More