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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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
摘要：高温超导磁悬浮利用车载高温超导块材的磁通钉扎特性实现稳定悬浮，自其研发之初就受到广泛关注。车辆在运行过程中，由于非理想永磁轨道表面的不平顺，高温超导块材内部将会产生交流损耗，这直接影响到高温超导磁悬浮系统的稳定性。本文利用COMSOL Multiphysics 软件，结合PDE模块和传热模块，建立了二维高温超导块材YBCO在交变外磁场下的磁-热耦合模型。通过添加边界条件以实现不同频率和幅值的交变外场激励，在此基础之上计算了超导块材的交流损耗特性和温升特性，并探究了超导块材失超的极限条件，为高温超导磁悬浮系统安全稳定运行提供了一定的指导。 关键词：高温超导磁悬浮 ... 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
基于COMSOL的仓储粮堆内部自然对流和热湿传递的模拟研究 王远成 潘钰 尉尧方 鲁子枫 崔宏英 (山东建筑大学热能工程学院, 济南250101) 摘 要 本文基于仓储粮堆内部自然对流、热湿耦合传递的数学模型，采用COMSOL模拟的方法，探讨了仓储粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移过程的相互关系。提出了判断粮堆内部自然对流强弱的瑞利数及其影响因素，分析了仓型结构、粮种对粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移的影响。 结果表明，数学分析方法是分析仓储粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移过程的一种有效途径，数学分析的结果可以为仓型设计、储粮生态系统的模拟 ... Read More
研究揭示煤层气在煤岩孔裂隙中的渗透流动以及吸附解吸规律对于煤层气资源开采以及瓦斯防治有着重要的意义。借助 COMSOL 软件构建了煤岩孔裂隙双重介质模型，其中孔隙介质部分采用固体力学模块、自由和多孔介质流动模块、多孔介质稀物质传递模块用三个物理场叠合在一起构成，裂隙部分采用自由和多孔介质流动模块、稀物质传递模块用两个物理场叠合在一起构成，孔隙介质与裂隙之间的交界面传递流体压力与速度，并发生吸附解析引起物质浓度变化。通过自定义域内材料参数，将各物理场联系起来，实现了流体流动、固体变形、物质扩散以及吸附解析之间的多场耦合，模拟了不同裂隙形态下煤层气在孔裂隙中的运移过程 ... Read More
石油开采过程中，油田广泛采用多分支水平井技术以提高产量，因此研究多分支水平井对油气井产能的影响具有重要意义。本文应用达西定律接口，建立不同井眼几何尺寸的多分支水平井二维模型，分别计算产量。并且应用 COMSOL App 开发器，建立了多分支水平井 APP，可以方便非专业人士的使用。计算结果表明：（1）侧向井段长度对多分支水平井产能影响显著，侧向井段越长，产量越高；（2）侧向井段与主井眼夹角，在 25°~ 55° 时，产能较大，角度为 15° 时产能较小，同时夹角对产能的影响随开采时间逐渐增大。建议生产过程中，适当增加水平井对应的侧向井的长度，进而获得更多的油气资源 ... Read More
Radio frequency (RF) drying is a novel drying technology. During the RF drying process, the internal and external temperature of the food material is elevated simultaneously when traditional heating method relies on heat transfer from the surface to the inside, which greatly improving ... Read More
干热岩致密且天然裂缝发育，能否有效激活天然裂缝、提高储层连通性是高效开发干热岩地热能的关键。流-固-热耦合作用下的裂缝剪切滑移机制是其关键科学问题之一。本文基于 COMSOL 多物理场计算平台，建立干热岩压裂裂缝剪切滑移模型，综合考虑热储层与注入流体换热、原地应力、缝内净压力、裂缝面摩擦系数等原位参数，得到了裂缝剪切滑移加速度与位移、速度与位移、位移与时间以及摩擦力与位移的变化规律。同时研究了材料属性、法向加载路径、切向载荷和摩擦系数等因素对极限滑移距离的影响规律。结果表明：裂缝极限滑动位移（极限滑动距离）受岩石弹性模量、裂缝面摩擦系数 ... Read More
引言：微波干燥过程涉及多物理场的耦合，物理过程十分复杂。不仅有被加热物质的形态改变，还有气态、液态和固态三相的相互作用。为了更清楚地理解微波干燥过程，本模型将电磁场、多相流和物理变形用相应的方程耦合到一起建模分析，并用相应的物理参数表征微波干燥过程。（图1） COMSOL Multiphysics® 的使用：借鉴微波加热接口土豆模型，添加气体和固体传热接口以及自定义方程，用方程和参数实现多物理场耦合。实验模型中，干燥物为土豆，且被视为多孔弹性介质。物质变形用相应的矩阵来表征。 结果：在仿真结果的基础上，利用家用微波炉干燥土豆，设计实验 ... Read More
微波加热具有快速、高效等独特的优点，在工农业生产和生活中均得到广泛应用。然而，负载的存在导致微波谐振腔中电磁场及温度场分布不同，进而导致不同的加热效率和均匀性。为提高微波加热效率和均匀性，利用 COMSOL Multiphytics 多物理场仿真软件中的微波加热模块，耦合电磁场、温度场以及速度场，采用有限元分析方法建模仿真了微波反应器谐振腔内负载温度分布均匀性的影响因素，为获得更加便捷高效的微波反应器提供理论支持和现实指导意义。研究表明，负载样品的电磁特性影响入射微波能量的吸收及反射，导致谐振腔中的电场分布发生改变，造成谐振腔中驻波场的分布方式差异明显 ... Read More