Technical Papers and Presentations

微波作为信息和能量的载体具有同等重要的应用价值，利用微波对物质产生的物理化学效应进行能量传递及转换已经在化学领域有了积极的应用。从 1986 年 R.N. Gedye 等人首次使用微波促进化学反应使其反应速率提高 1240 倍以来，有越来越多的微波和化学领域的科学家对相关问题进行了研究，并出现了一门新兴学科“微波化学”。微波化学作为研究微波能的一个方面是研究微波与化学反应体系相互作用的一个新兴学科。由于当前人们对微波加快化学反应的研究还非常肤浅，微波在大规模应用中并未发挥出其应有的巨大优势，微波化学进一步发展面临着巨大的挑战和机遇 ... Read More

水平井技术是最重要的油田开发技术之一，它给油气田开发带来巨大效益的同时也给测井等工程技术带来了新的课题。在水平井条件下，地层界面与井眼轨迹接近平行，感应测井仪器响应随地层电导率的变化规律与垂直井相比具有较大差别。直井中基几何因子的信号处理方法不再适用，只能通过反演确定地层参数，我们提出了基于正演信息库的快速反演方法。本文选择小直径阵列感应测井仪，利用COMSOL多物理场有限元软件磁场模块进行正演计算，建立水平井测井响应信息库。 首先建立水平井三层地层模型，设置6个可变模型参数（地层电阻率、围岩电导率、层厚、井眼与地层相对夹角、仪器距层边界距离），利用COMSOL ... Read More

随着电力工业的快速发展，母线板作为汇集、分配和传送电能的装置，广泛应用于各个电工领域。由于流过母线板的电流一般较大，其温升发热问题不容忽视。该问题涉及电磁场、温度场、流场及位移场等多个物理场的综合。为了更好地研究其发热散热问题，本文采用 COMSOL Multiphysics® 多物理场直接耦合分析软件，基于有限元理论，在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上，对母线板进行三维建模。分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析，电—热—流耦合场分析，从而研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小。最后加入层流，分析在考虑气流冷却效应时 ... Read More

扫描隧道显微镜（STM）中的金属针尖在光照下可在其附近形成极大的局域电场增强，这种高度局域的电场可以改变在其附近分子的辐射特性。本研究中，我们将特殊荧光分子置于STM针尖下方，利用针尖和金属衬底形成的纳米腔中的强大电场增益，来调控分子荧光辐射强度。研究结合实验观测和理论分析，理论计算主要采用了COMSOL电磁场仿真模块。通常人们认为，纳腔内局域电场的主要分量垂直于衬底平面，所以只有当分子跃迁偶极垂直于衬底，才能和纳腔等离激元有效耦合。相反，分子偶极垂直于衬底时，分子辐射很大程度上会被淬灭。然而实验发现，在分子和衬底之间加入一层绝缘层后，即使分子偶极跃迁平行于衬底 ... Read More

目前广泛使用延性金属网作为碳纤维增强复合材料（CFRP）的雷击直接效应防护手段。在防护设计中，为了在加强防护效果和减轻部件重量之间取得最优设计，需要研究被防护部件铺设不同规格延性金属网时的电流和温度分布。但延性金属网的网格尺寸与被防护部件尺寸之间的存在巨大差异，精细建模时需要大量计算资源。本文对延性金属网建立一体化的雷击热损伤等效模型，推导出等效模型所需要的电导率、热容、导热系数、密度等参数，并将等效模型计算结果与试验结果进行对比。对比结果表明：本文所用的等效仿真方法可以有效反映各规格金属网的烧蚀程度，铺设金属网能提供有效的雷击直接效应防护 ... Read More

Perfect absorbers have been intensely studied in recent years because of the fundamental physics and application potentials in many areas such as cloaking, detectors or communication [1, 2]. To achieve absorber working in the terahertz (THz) range, various devices composed of noble metal ... Read More

微波化学反应的研究，一般要求实验装置要具有尺寸小、工作频带等特点，基于这种要求，近年来一种同轴式的微波反应器应运而生。本文基于COMSOL Multiphysics® 软件，对两种不同结构的同轴式微波反应器进行对比分析。结构主体是由外导体和内导体形成的同轴腔体，内外导体由金属材料构成可承受一定的高压反应。反应器一端为短路面，另一端结构一填充了截锥形聚四氟乙烯插件，结构二为填充了一定厚度的柱形聚四氟乙烯。我们建立了两种结构的二维轴对称模型，通过电磁波-频域接口、层流接口以及流体传热接口对其进行模拟计算，探究不同介质下反应器的加热效果。数值仿真结果如图2、图3、图4所示 ... Read More

污泥电解脱水（SED）是污泥减量化处理和资源化回收前的有效方法之一，而电解污泥脱水过程中温度会持续变化，且温度对脱水关键性能参数有很大影响。为了理解和预测电解污泥脱水过程中温度分布和变化过程，利用Comsol Multiphysics软件中一次电流分布和固体传热接口模拟了SED过程中污泥泥饼的温度分布和变化过程。在一次电流分部接口设置中，总电流数据采用实验所得数据的插值函数，电极界面符合塔菲尔定律。在固体传热接口中，热源采用一次电流分布单项耦合电磁热源。为了方便实验数据验证仿真效果，在仿真中采用温度探针，获取与实验热电偶实测点相同位置的温度变化过程。仿真结果显示 ... Read More

作为智能家居的控制中心，智能音箱融合了人工智能、语音识别、大数据和云计算等诸多先进技术。但是，音箱还是其最基本的属性，发出悦耳的声音还是智能音箱最基本也是最重要的技术指标之一。智能音箱火爆全球，它给电声产业带来千载难逢的机遇和挑战。基于COMSOL®软件仿真一款Hobby HIFI经典开口式音箱的低频声场。扬声器磁路和振动系统的等效电路模型在“电路”接口中建立，可计算出活塞辐射面上的加速度；使用“压力声学，频域”和“压力声学，边界元”接口可分析得出音箱内部和外部的声场分布，它同时考虑了箱体的结构振动和声场的耦合作用，使得声场仿真结果更加准确 ... Read More

本工作提出一种双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器来克服现有大规模连续流微波加热的局限性。基于隐函数、水平集和任意拉格朗日-欧拉公式（ALE）的算法，建立了一个关于微波加热、化学反应工程和流体搅拌流动的综合模型，通过流动连续性一致对使速度连续。在此模型中甲醇和油酸的摩尔比为6:1，以浓硫酸为催化剂，反应过程中所用的材料参数是关于反应溶液组分和温度的双变量函数。利用该模型，计算了加热过程中管道内部混合溶液温度、生成的油酸质量分数以及反应速率。 Read More