Technical Papers and Presentations

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

本研究针对目前传统的单间隙磁聚集器间隙无法进一步缩小，磁场放大倍数较难有效提高的现状，基于半桥结构的MTJ传感器，设计了一种新型的双间隙磁聚集器，可以将磁聚集器的间隙宽度进一步减小，获得较大的磁场放大倍数，利用COMSOL软件和实验方法进行了研究和验证。为了对比不同类型磁聚集器的聚集放大效果，本研究基于COMSOL软件采用AC／DC模块建立了分别带有单间隙和双间隙磁聚集器结构的半桥MTJ敏感体有限元仿真模型，并改变聚集器间隙仿真得到不同参数下聚集器的放大效果。仿真结果表明，双间隙磁聚集器相较于单间隙磁聚集器而言，可以较好的提升MTJ敏感体的灵敏度 ... Read More

全球能源需求的不断增长，以及解决与日俱增的环境污染和气候变化的迫切需求，都在不断地刺激着更有效的能源获取技术。虽然在盐度梯度中发现了可提取的能量，即通过开发自然水生系统来获取蓝色能量(blue energy)，但单位面积上的能量功率(~5 W/m2)并不高。为了进一步提高能量转化效率，就不能单纯依靠吉布斯自由能(Gibbs free energy)，还应该充分利用磁场。故，探究磁场对带电纳米孔道中阴阳离子输运的影响，来启发实验取得进一步的突破。 应用了AC/DC模块和化学物质传递模块中的稀物质传递，以及对传递属性中的弱表达式进行修改。从而实现磁场 ... Read More

微波腔自旋电子学（Spin Cavitronics）是自旋电子学与腔量子电动力学之间的交叉领域。微波腔量子电动力学的应用之一就是利用光与物质的相互作用实现量子信息的处理，而自旋波在量子尺度下即是磁振子，是一种玻色子，磁振子与微波腔内的光子能够强耦合，实现信息在两种不同媒质中的交换。微波腔自旋电子学的一种典型的研究方法为将磁性小球置于微波腔中，通过调节施加在磁性小球上的外加磁场大小来使其与微波腔内的电磁波驻波模式（亦称为腔模）实现强耦合。这种自旋波与电磁波之间的相互作用（磁振子与光子的耦合）为自旋流的调控以及研究磁矩的非线性动力学行为提供了新的方法。在微波腔中 ... Read More

复合型电磁轨道发射装置是轨道型电磁发射器研究的一个重要方向，复合型轨道是对轨道的内表面添加保护层，由于电磁轨道在发射时存在复杂的热量变换，轨道表面材料在吸收这些热量之后会发生脱落、气化甚至是电离等现象。为减弱在发射过程中的烧蚀现象，在轨道的表面添加保护层，使轨道内表面材料具有强的耐热性能，并且强度、韧性较好。运用 COMSOL Multiphysics® 软件仿真模拟复合轨道在发射过程中的温度、电流、应力和应变的变化。 Read More

射频变温压差膨化是一种新型的无油膨化技术，目前已被应用到原切薯片制备过程中。薯片膨化过程中涉及了质量、动量、能量运输以及材料的大体积形变。开发出能够描述热量和水分传输、快速蒸发和大变形的基本模型，有助于了解并优化影响膨化过程的各个因素。本研究结合COMSOL软件中固体传热、固体力学、射频磁场等模块进行了耦合分析。我们采用电磁热多物理场来耦合电流与固体传热模块，研究了不同环境与设备参数对薯片加热的影响；通过吸湿膨胀多物理场，水分变化的稀物质传递模块与固体力学模块中的结构变化相耦合，利用空气中水分输送来模拟环境气氛的变化；在膨化变形过程的瞬态模拟中 ... 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

随着磁共振成像在细胞显微成像等领域的广泛应用，磁共振成像系统的微型化成为现在研究的热点之一。梯度线圈作为磁共振成像系统的核心部件，其尺寸、磁场梯度值和电感等性能将直接影响磁共振成像系统的尺寸、成像分辨率和成像时间等参数。因此，在微尺度下高性能的梯度线圈设计是磁共振成像系统微型化面临的重要挑战之一。而传统的梯度线圈设计方法如目标场法、流函数法需要通过多圈线圈近似，线圈的圈数会直接影响到该方法的计算精度，圈数越多近似的精度越高。在实践中，为了使所有路径中的相等电流流动，必须引入电流回路。这些回路中的电流产生磁场没有增强梯度磁场，反而会抵消一部分有用磁场削弱梯度线圈的效率 ... 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

磁声电成像能够将超声成像和电阻率成像的优势结合在一起，促进电阻率和超声成像方法在各个领域内的应用。本文提出两种磁声电正问题模拟的计算方法，即采用电流连续性定理和耦合场直接计算的方法计算相应的磁声电信号，采用 COMSOL 软件建立二维仿真模型，利用压力声学模块、∆u系数型偏微分方程模块、磁场模块进行了两种方式的磁声电正问题仿真。仿真结果对比表明，对于磁声电的正问题计算过程，两种方法结果完全一致，均可采用。 Read More