Technical Papers and Presentations

微波消融是一种先进的局部热疗方法，已成为早期肝癌治疗的重要根治性手段之一。微波消融治疗肝癌的热力学机制对于精准化治疗策略、提升治疗效果至关重要。消融过程中组织所经历的热效应及伴随的形变特性直接关联其疗效的优劣，但临床直接测量难度巨大，建模仿真是推动该领域临床实践的有效工具。本研究通过微波与生物组织相互作用机制的数学表达，使用COMSOL Multiphysics仿真来分析消融过程中的热能分布以及由此触发的软组织热机械行为。本研究依据消融针的实际结构精确构建几何模型，并建立了电磁波与Pennes生物传热的多物理场耦合。鉴于肝脏组织电热特性对温度的敏感性 ... Read More

激光熔凝通常被作为材料表面的最终处理工艺，然而激光熔凝处理后，材料表面容易出现高低起伏的波纹，降低了其表面质量。因此，为了在激光熔凝处理后获得平整的表面，同时降低后续机加工所需的成本和时间，本文提出了利用稳态磁场抑制激光所致熔池运动的方法。以固液相变统一模型为基础，建立了考虑热传导、流体运动、相变及电磁场作用的多物理场耦合2D瞬态仿真模型，将洛仑兹力以体积力形式添加到动量方程源项中，并利用移动网格（ALE）的方法在模型中计算了熔池表面的运动形态 ... Read More

干式变压器作为城区供电的重要电力设备，其连续运行时的振动噪声问题已成为制约其发展和应用的瓶颈，铁心的振动噪声不仅会对人们的生活环境造成污染，而且会降低设备的可靠性。由于该问题涉及电磁-机械-声多物理场耦合，铁心振动噪声的准确计算是研究此问题的关键。为此本文基于硅钢片磁特性的测量数据，并考虑铁心磁致伸缩效应，采用 COMSOL Multiphysics 多物理场仿真软件，通过 AC/DC 模块、声-固耦合模块对变压器铁心的应力、声压级分布进行研究，并提出优化控制方法。首先进行场路耦合计算，得到铁心磁场分布及应力分布，最后基于振动位移计算变压器的噪声情况 ... Read More

目前，脉冲磁体广泛采用导体绕组和加固材料分层交替绕制的工艺（内部层间加固），以提高磁体的整体结构强度。磁体在长期的放电工作过程中，反复经历强电磁力的作用，导体材料（一般为纯铜、铜基合金以及铜基复合材料）在重复的加卸载过程中存在着塑性应变的累积效应，即棘轮效应。导体材料塑性应变的逐渐累积，导致了磁体不可逆电感值的不断增加。因此，磁体的不可逆电感变化可表征磁体内部的整体变形情况，可用于脉冲磁体的疲劳失效预测。 本文基于 COMSOL Multiphysics® 5.1 软件，对脉冲磁体的放电过程建立了电路、电磁场、温度场及结构场的二维轴对称全耦合模型 ... Read More

利用惯性力学和电磁学，研究了一个金属小车沿着磁铁铺就的轨道做减速直线运动。其中，小车也可以看成是携带等量的磁铁剩磁，且沿着铁磁轨道减速运动。通过赋予小车一个初速度，例如100 m/s，然后再根据实际情况、赋予它一个特征密度，即小车有了一定的质量。当认为小车沿水平方向的轨道减速运动，忽略重力、空气阻力等其他一些影响因素时，小车将只受电磁的洛伦兹力的作用，而逐渐减速到零。 利用最新版的 COMSOL Multiphysics®，建模过程中，主要用到了“磁场和电场(mef)”和“全局常微分和微分代数方程(ge)”接口，涉及到的动力学和电磁学方程为 dv/dt=F/m ... Read More

钨丝是早期热发射电子源阴极灯丝的关键材料，工程组件上多数采用的灯丝直径为0.127~0.203mm，一般将其制成V型发叉式。模型构建了三维灯丝几何结构，计算过程中对灯丝弯折角处的区域进行网格加密处理。结合COMSOL Multiphysics多物理场的电磁热模块，实现了对钨灯丝的温度分布模拟计算，并进一步计算不同几何结构和不同灯丝材料对灯丝温度分布的影响。仿真结果表明，在材料钨、钛、锆以及各种弯折角度下，灯丝最高温度与弯曲处温度差稳定在30~40K左右。从趋势上看，弯折角度α越小灯丝总温度越高。该工作解释了常见灯丝熔断点非灯丝针尖的工程问题 ... Read More

掺Yb3+大模场光纤放大器在高功率激光泵浦时，增益离子的量子亏损和材料的本征吸收会导致光纤内部温度的整体上升。由于石英材料的热光效应，光纤整体的折射率会在温升条件下再分布，形成沿着光纤轴向分布的长周期折射率光栅。微扰的折射率光栅会诱导信号光基模和高阶模之间发生模式耦合，使激光能量从基模向高阶模转移，形成横向模式不稳定现象(Transverse mode instability, TMI)。首次采用多物理场仿真软件COMSOL中的电磁波频域模块和固体传热模块，结合Matlab软件编程进行联合仿真，对TMI产生时光与热相互作用的动态过程进行全数值有限元仿真 ... Read More

三分量阵列感应测井同时测量九个磁场分量，其丰富的分量信息可用于提取地层电阻率、地层倾 角等信息。三分量阵列感应测井理论是分析仪器响应特性、研究仪器在地层中的响应机理、设计三维分量感应仪器的基础。本文使用COMSOL有限元软件建立三分量阵列感应共面线电流源发射 —接收仪器模型，利用Compiler功能编译输出.exe文件，通过MATLAB软件执行输出，研究斜井中共面线圈系的测井响应，考察仪器周围涡流，揭示不同测井响应的影响机理。研究表明，三分量阵列感应共面线电流源响应计算模块挂接在测井数字孪生平台运行稳定，仪器共面响应取决于层厚、电导率对比度、倾角等因素 ... 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

引言：随着水平井和大斜度井的增多，随钻测井（LWD）技术越来越重要。随钻电磁波电阻率测井在随钻测井中应用最为广泛。在国外，随钻电磁波电阻率测井方法已经成为一种成熟的测井技术，但我国仍处于研究发展阶段。20 世纪 90 年代，大庆成功地研制出2MHz电磁波电阻率测井仪器。本世纪，中油测井成功引进并研制出了随钻电磁波电阻率测井仪WPR。仪器仿真对国内引进该仪器进行生产以及实际测井资料处理解释具有指导意义。本文借助COMSOL Multiphysics® 仿真平台，建立了二维轴对称模型。模型分为三层和多层，选择 AC/DC 模块中的磁场。通过 LiveLink for ... Read More