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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利用高压电容器对单匝线圈放电是产生脉冲强磁场的技术之一，其电路模型简单，可以等效成RLC串联电路，但过程复杂，涉及电磁学、力学、热学、等离子体科学等众多学科。本文分析了其具体过程，并利用 COMSOL Multiphysics® 仿真平台进行了模拟，建立了二维和三维单匝线圈模型，重点研究了线圈的动态特性对磁场分布的影响，并对比了其结果和模型准确性；然后，讨论了线圈的尺寸和所产生磁场的关系；最后通过实验验证了仿真模型的准确性，为今后的相关科学研究奠定了基础。 Read More
为提高长距离大容量输电的经济性，我国采用特高压直流技术。随着特高压工程的建设和民众电磁环境意识的增强，电磁环境成为影响输电线路结构和建设费用的重要因素。合成电场是特高压输电工程的电磁环境效应之一，其由导线电荷产生的标称电场和空间电荷产生的离子流场组成。标称电场的计算是合成电场计算的前提，本文采用 COMSOL 软件计算了 ±800kV 直流输电线路周围的标称电场。 Read More
可穿戴设备是近几年发展最快的电子产品之一，但是目前电池寿命仍然不够长、换电池代价高等问题制约进一步发展。为解决该问题，本文提出一种可拉伸式压电振动能量采集器，通过转化肢体运动的能量直接为设备的供能。该器件由柔性衬底、压电铁磁性悬臂梁以及磁铁组成。当衬底被拉伸，悬臂梁从磁铁上分离，进入高频振动发电状态；当衬底从拉伸状态恢复，悬臂梁被磁铁吸引，再次高频发电。本工作先建立器件 3D 模型，用 COMSOL 结构力学得到的前三阶模态阵型，并和解析计算结果进行对比，阵型函数很相近。采用压电设备和 AC/DC 电路模块进行多物理场耦合：在特征值研究中 ... Read More
铁芯电抗器具有损耗小、噪音低、维护简单、电抗值线性度好、设计寿命长等优点,得到了越来越广泛的应用。但由于电抗器通风散热不良，导致运行中不同程度的局部过热，造成匝间短路、烧损，甚至引起火灾，严重影响电抗器的安全运行。该问题涉及电-磁-热-流体多物理场耦合，电抗器正常运行时电阻损耗和涡流损耗构成主要热源。本文采用COMSOL Multiphysics®多物理场仿真软件，通过AC/DC模块、传热模块、流体模块对铁芯电抗器的电路、磁场、损耗和温升空间分布进行研究。首先施加激励分别得到铁芯、线圈的磁场及损耗密度分布，然后将铁芯及线圈的损耗值添加为插值，作为流场 ... Read More
电阻抗成像（EIT）技术由于分辨率较低受到专家学者的诟病，而EIT与超声技术两者的结合以及 EIT 与磁共振技术两者的结合可以提高成像的分辨率，但仍分别存在电极射频屏蔽效应以及分辨率难以进一步提高等问题。本文将磁共振成像技术和磁声电技术优势互补，采用低频振动进行激励，提出了一种新的动电成像方法，并采用 COMSOL 软件建立了二维仿真模型，使用 PDE 模式对动电阻抗成像的正问题进行了仿真研究，利用 COMSOL 的仿真结果结合Matlab软件进行了反演，实验结果可以反映出仿真模型内部的电导率分布，能够解决上述电阻抗成像结合技术存在的问题。 Read More
铁芯电抗器作为电力系统中重要的基础设备之一，具有漏磁小、节省空间等优点，因此在新能源和城市配电系统中得到广泛应用。但其运行中产生的噪声严重污染周边环境，而且电抗器振动过大对其自身正常运行也会构成威胁。本文在磁致伸缩效应和麦克斯韦方程相关理论研究基础上，采用COMSOL Multiphysics®多物理场仿真软件，通过AC/DC模块、声-固模块对三相电抗器铁芯的振动噪声进行研究。首先从多物理场耦合的角度，定义瞬态计算条件，然后在瞬态磁场的基础上加上声场和固体力场来建立三维物理模型，最后通过多物理场的耦合计算，得到电抗器铁芯振动位移和声压场分布 ... Read More
随着城市用电量的逐年增加，单相变压器连续运行时的损耗发热严重制约了其发展和应用。高温发热会加速绝缘老化和缩短设备使用寿命，甚至导致一系列故障问题，降低设备的可靠性。该问题涉及电-磁-热多物理场耦合，心损耗温升的准确计算至关重要，为此本文基于硅钢片磁化特性的测量数据，考虑铁心磁特性受应力影响，采用 COMSOL Multiphysics 多物理场仿真软件，通过 AC/DC 模块、固体力学模块和传热模块对单相变压器铁心的磁场、应力、损耗和温升分布进行研究。首先施加激励得到铁心磁场及损耗密度分布，最后将损耗值作为温度场的热源，进而计算铁心的温升分布 ... Read More
无线电能传输技术在电力、能源和汽车等领域得到了越来越广泛的关注与应用。目前随着电力和电子产品功能的完善与升级，对电能功率的需求日益增强，无线电能传输技术为匹配这些需求，正朝着大功率和远距离的趋势发展。但是功率的加大，线圈损耗功率往往也随之增大，线圈损耗造成的线圈温升，线圈的温升会带来系统绝缘老化和系统性能降低等一系列问题，因此无线电能传输技术线圈温升的计算与预测对于无线电能传输系统设计有着非常重要的意义。 本文以COMSOL Multiphysics 仿真计算平台为基础，使用AC/DC模块、固体和流体传热和层流模块搭建无线电能传输有限元计算模型，AC ... 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