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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车载动力锂离子电池通常采用层叠式结构来提高电池容量，减小体积。层叠式结构的电池通常将正负极耳布置于电池顶端，这种布置方式导致电池沿平面方向温度分布不均。为研究电池温度变化与分布特征，以10Ah磷酸铁锂电池为研究对象，通过耦合质量、电荷、能量及电化学动力学方程，建立了三维分层电化学-热耦合模型。仿真结果表明，在放电过程中，极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度，且在正极极耳处电流密度值最大，温升最高，放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同，放电前期，靠近极耳区域的温升速率较大，远离极耳处温升速率较小；随着放电过程的深入 ... Read More
掌握工作面动态推进下长壁采空区煤自燃过程的演变规律，是有效遏制井下采空区火灾的关键。采空区煤自热过程涉及到气体与固体煤之间一系列复杂的相互作用，以及煤层开采引起的采空区渗透率的动态演化。本文建立了固体煤与气体之间的气体组分流动与输运、以及传热过程的瞬态耦合模型，定量研究了煤在采空区环境下自热演化过程。采用comsol 对某矿采空区温度场、气体运移场以及多组分气体浓度进行了数值模拟，模拟结果与某矿的采空区监测温度和氧气浓度参数相吻合。采用验证后的模型对工作面通风量、通风阻力、工作面推进速度等敏感性参数进行数值模拟研究。结果表明:(1 ... Read More
考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... Read More
随着城市地铁规模的不断发展，冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用。为了得到郑州地铁3号线联络通道冻结壁厚度达到2m时的合理的冷媒温度和冻结时间，了解开挖隧道对地层稳定性的影响。首先基于非饱和土渗流理论和能量守恒原理，考虑冰水相变对温度场的影响，建立了非饱和土水热耦合控制方程；然后基于热力学和热弹性力学理论，建立考虑相变过程的热力耦合控制方程；最后采用COMSOL有限元中的PED模块和固体力学模块实现温度场、水分场和位移场的三场耦合。分别设置冷媒温度为-20℃、-25℃、-30℃和-35℃，分析冻结过程中地层温度场的分布及发展规律，研究人工冻结过程中冻胀量的变化规律 ... Read More
新能源汽车电池液冷板的结构优化设计影响着电池的性能和安全，本文引入拓扑优化方法对电池模组的液冷板结构进行优化设计，对涉及到的相关参数进行影响性分析。在COMSOL Multiphysics中对电池液冷板拓扑优化结构设计进行理论计算。通过传热与流体流动模块建立共轭耦合的拓扑优化结构模型，在拓扑优化模块中引入Brinkman惩罚函数和Darcy差值模型，得到针对于不同结构的耦合方程数学模型和无量纲方程，通过亥姆霍兹过滤和双曲正切投影方案，建立正确的目标函数和数学模型方程，根据移动渐进线方法对设计变量进行迭代计算，最终得到随迭代次数变化的拓扑结构 ... Read More
注蒸汽热力采油是稠油开发的一种有效方法，它涉及到储层地质、采油工程、传热学、经济分析等多门学科，是一项复杂、技术难度大的系统工程。研究蒸汽吞吐的热力学过程，包括井筒内饱和水蒸汽温度/压力传输、储层内多相流传质传热等，对于优选热采井生产方式和工作制度、提高采收率具有重要意义。本研究针对注蒸汽热采过程，将井筒与储层作为一个统一的系统，考虑井口注汽参数与储层吸汽能力之间的协调关系以及储层温度场、流体场、固体场之间的耦合关系，基于连续介质力学、流体力学、渗流力学、热弹性力学及传热学等相关理论，建立了反映变温、变形影响的井筒-储层耦合数学模型。基于COMSOL ... Read More
本文是关于电器设备腔体阀门闭合时的橡胶类密封圈的形变和应力状态分析，涉及到COMSOL Multiphysics 中的多体动力学模块和固体力学中超弹性材料模块，难点在于分析中同时涉及到材料、几何、接触非线性问题，阀门最终停止位置也由密封圈的接触状态决定。 橡胶类密封圈受载荷作用时会产生大的变形，此时基于小变形假设的线弹性有限元解法属于线性分析领域已不在适用，橡胶类密封圈的形变量及压缩状态会影响到该阀体的密封和使用性能，而本文所涉密封圈不仅具有材料非线性，还有伴随有大形变和大应变的几何非线性，在阀体工作过程中还会伴随有刚体位移，边界条件会随着位移变化而改变 ... Read More
本课题针对“三河市汇诚光机电有限公司”生产的热牵伸辊存在的加热线圈易烧断问题进行了理论分析和软件仿真，从理论上分析了磁场和涡流的分布规律，并基于电磁场与温度场耦合计算方法，对设备的温度分布进行研究，最终通过磁场与温度场耦合计算方法，模拟计算热辊电磁加热条件下的涡流分布与传热。通过COMSOL Multiphysics建立热牵伸辊二维和三维物理模型，进行了多物理场设置，边界条件的设定和材料参数的选定，用有限元法计算热牵伸辊在不同材料下的不同部位的磁通密度模、感应电流（涡流）以及热功率和温度，讨论了辊筒和线圈的热量分布，分析了热牵伸辊线圈寿命短的原因 ... Read More
当高温超导体内部出现温升时，其临界电流密度会发生改变。为探索这种温度效应对高温超导磁悬浮的影响，本文利用COMSOL软件，结合AC/DC 模块及传热模块，建立了悬浮于永磁轨道上方的高温超导块材二维实体模型，以磁轨的小幅振动模拟轨道不平顺。模型基于非连续性超导体E-J磁通流动与蠕动电磁本构关系，考虑不同温度-临界电流密度Jc(T)关系表达式，研究了高温超导块材在磁场不平顺激扰下的磁-热-力动态行为特性。并探究了不同Jc(T)关系对仿真模型求解效率及收敛性的影响。该工作将为高温超导磁悬浮磁-热效应及能量损耗问题的研究提供一定的仿真手段。 Read More
摘要：为了提高微波加热的均匀性，模式搅拌器、转盘、传送带等运动单元作为一种简便易行的优化方式而得到了广泛的应用。但由于运动单元的运动速度和运动方式存在较大的差异，难以对存在运动单元的加热过程进行仿真模拟。本文提出了一种基于隐函数计算方法，对存在不同旋转速度的两个模式搅拌器和传送带的加热过程进行了数值模拟。在每个计算时间步长中，当模式搅拌器旋转一定角度时，传送带上被加热的样品被认为是静止的。然后对模式搅拌器的旋转角度进行离散，通过对离散角度下的耗散功率进行平均，得到了该时间步长下热源。利用COMSOL的电磁场和固体传热的多场协同仿真，计算分析了各运动单元在不同位置 ... Read More