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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多晶硅真空定向凝固过程本质上是一个热科学的问题，其整个过程中涉及的传热、熔体流动、热应力与晶体生长相互协同、相互作用。因此，探究定向凝固过程中传热特性、熔体流动行为、热应力大小以及不同下拉速率对晶硅铸锭内的位错、晶界等缺陷之间的影响规律的深入理解是获得高质量晶体和高效多晶硅的前提和基础。 为此初步建立了多晶硅真空定向凝固过程的温度场—速度场—应力场耦合模型，模型中主要使用固体传热、表面对表面辐射、固体力学、层流和动网格物理场接口以及Marangoni效应等多物理场接口。通过模拟计算发现Marangoni对流会导致硅熔体流动速度增大3倍以上 ... Read More
高温超导磁悬浮现象自发现以来,以其独特的无源自稳定优势被广泛应用于超导轴承、飞轮储能和轨道交通等领域。随着高速磁悬浮应用的发展和需求，关于高温超导磁悬浮在动态运行下的悬浮特性研究变得尤为重要。本文借助COMSOL Multiphysics软件，耦合AC/DC模块和传热模块，基于磁场强度H法和非线性幂指数E-J关系，建立了悬浮于环形永磁轨道上方的高温超导块材三维实体模型。通过设置轨道的上下振动来模拟超导块材高速运行下受到的轨道不平顺带来的交变磁场的影响。仿真以高温超导块材磁-热-力耦合特性为切入点，研究了在变化外磁场下超导块材悬浮性能及其内部温度变化情况 ... Read More
井旁裂缝的发育及分布影响着仪器探测油藏描述能力的感应成像。通过实验分析井旁裂缝的规模、发育位置和产状等因素对电磁探测电阻率的影响，消除井旁裂缝带来的误差，为电磁探测提供可靠的依据，保证电磁探测的精确性，在石油勘测行业稳定发展具有十分重要的意义。本文应用COMSOL 软件AC/DC磁场三维数值计算分析裂缝在不同地层参数和几何参数时仪器的响应特性。 首先利用COMSOL软件构建由目的层和围岩组成的标准地层模型，其次加入裂缝形成复杂三维几何模型。对仪器在井眼中从上至下移动，裂缝长度从小到大变化，裂缝张开度从小到大变化，裂缝电阻率与背景对比度变化情况下的响应模拟及响应规律研究 ... Read More
借助数值模拟技术及煤层气排采经验分析排采过程中流体流动运移规律，能够为煤层气井智能排采提供技术支持。本文以某煤层气井地质与开发工程为基础，借助COMSOL软件构建求解数值模型，实现了煤层气排采动态分析及排采制度优化。取得以下主要研究成果： （1）采用含压裂裂缝的Warren-Root物理模型，以达西渗流理论知识为基础，建立了封闭可求解的煤层气排水降压数学模型。 （2）利用二维面和三维长方体叠加的混合法构建压裂裂缝，利用混合法求取边界流量，解决裂隙通量计算误差，提高了计算效率和流量统计准确率。 （3）以参数化扫描研究方法为基础，优化了该井的排采制度 ... Read More
Love波由于没有垂直剪切方向的位移分量，在液相环境中传输信号衰减小，故更适合于液相生物传感器的应用。本研究利用COMSOL多物理场软件，仿真设计了一种叉指换能器（IDT）/(100)ZnO/SiO2/Diamond多层结构的Love波延迟线型传感器件，通过在Love波传输区域添加液体（以水为例）仿真了液体对器件传输特性的影响。仿真中使用了MEMS模块和声学模块，通过在瞬态研究中施加正弦和脉冲激励信号，分别仿真研究了声波位移、液体内的声压分布和输出响应，以及液体对传感器插入损耗的影响。仿真结果表明，在液相环境中Love波传感器输出信号会产生相位迟滞，但插入损耗变化很小 ... Read More
当前普遍应用空调均是通过调控整个房间的温度来控制环境，因此难以解决人与人之间热需求不同的问题。由此新兴的个人通风系统通过仅针对性地调节人体周围的微环境来达到节能和使人体热舒适的双重目的。本研究即是通过COMSOL模拟来探究不同的顶板风口入风条件对于其正下方的坐姿人体热舒适程度的影响，从而对今后智能空调的设计提供一种思路。 在COMSOL软件中，一个人体模型以差集的形式被设置于一个443(m)的房间中，房间顶板正中心设置一个圆环形状的入风口，在房间一侧面的底部设置了一个狭长出风口。模型采用了流体传热和Realizable k-e两个模块，基于房间的对称性 ... 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
摘要：磁性元器件广泛应用于开关电源系统中，例如：变压器用于电磁能量变换，起到隔离、电压变换等作用；电感器用于储能、吸收电磁干扰等作用。现如今，简单的依靠以往粗略的经验公式或者解析表达式已经不能精确的计算出实际的频率、阻抗和损耗等特性，且很难解决电感器的各类特性和体积间的优化设计。针对此问题，采用COMSOL Multiphysics 多物理场耦合仿真软件。基于案例库中电感器三维建模的案例，根据电感器实物进行三维建模，利用AC/DC磁场（mf）接口和线圈几何分析，得到了在实际工程应用中指定材料和频率范围下的阻抗、电感量、磁场强度分布、热应力和趋肤效应等参数值 ... Read More
冻融循环引起的破坏是季节冻土区渠道的主要病害，其发生与温度梯度和水分迁移有密切的联系。为了研究冻融循环作用下土体温度变化与水分分布，多场耦合理论应运而生。但目前存在的多场耦合模型大多采用了过多的参数，其中的一些参数甚至难以确定。因此本文基于Harlan流体动力学模型，以温度和孔隙率为变量建立了一个实用的多场耦合控制方程，然后采用COMSOL Multiphysics中的数学模块中的系数型偏微分方程（PDE）对土体温度场和水分场进行模拟，并与室内水分迁移试验进行对比，证明了该耦合模型的有效性。最后以北部引嫩工程渠道为例，建立模型试验，所得试验结果与模拟结果也是十分接近。 Read More
对于神经性听力缺陷患者而言，人工耳蜗是目前主要的恢复手段。人工耳蜗通过植入体内的电极阵列产生电流，直接刺激耳蜗的螺旋神经节细胞，引起听觉系统响应。因此，研究植入耳蜗内电极阵列产生的电势分布特点具有重要意义。基于电势分布情况，可以对电极阵列的结构、尺寸、激励方式等进行优化，以提高人工耳蜗的性能。研究中使用的耳蜗以及电极阵列仿真模型为经过其他三维建模软件得到的STL文件导入COMSOL中生成。为了研究耳蜗内电势分布，选择了“电流（ec）”物理场接口，对模型边界设置了电势条件，对部分电极设置了激励电流条件。仿真模型的材料使用了库材料和自定义材料 ... Read More