Technical Papers and Presentations

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

LIMCA技术是一种原位测量高温液态金属中杂质颗粒的方法。测量的原理为：在一个小孔内外设置一对电极，并且通以电流，这样可以在孔口附近形成一个电敏感区，当杂质经过电敏感区时，通过测量电压脉冲信号以检测杂质的信息。对硬质颗粒的LIMCA技术已经有了许多研究，但实际情况下有些颗粒如气泡是可变形的，这将损害LIMCA的精度。 模型使用了 COMSOL Multiphysics® 中的“层流两相流-相场”和“电磁场”模式，气泡和液态铝以相同的初始速度向相同方向运动，同时在液态导电金属中通以电流。由于流体和气泡是运动的，流动会受到洛伦兹力的影响，所以在流场中加入由电磁场计算得到的 ... Read More

现在 COMSOL Multiphysics® 中对时域问题的处理大多数通过离散时间来处理，比如微波炉中加热一杯水，杯壁由两半不同介电常数的玻璃组成，杯子在托盘带动下旋转，对杯子中的水进行受热分析。传统的解法是将要分析的过程离散为一定步长的时间点，每算完一个时间点将杯子旋转一定的角度，然后在求解器中设置此次计算结果作为下一个时间点的初值。如果时间步长足够短，便可以模拟水的受热情况。这种做法的不足之处是需要调用 MATLAB 联合求解，计算时间较长。而且还有一个问题是在不同的时间点，由于场分布不同，杯子的位置不同，COMSOL 中剖分的网格应该是不同的 ... Read More

汽车、飞行器、舰船、高速列车等工程装备中，振动和噪声问题会严重影响装备可靠性、安全性、使用寿命和人员的健康。因此，减振降噪需求迫切，相关技术和研究也得到了前所未有的重视。 国防科技大学振动与噪声控制研究团队从2003年开始，致力于基于人工周期结构理论的弹性波传播特性、调控机理及其应用探索研究。将物理学领域中声子晶体、声学超材料等人工周期结构中的新概念与工程减振降噪应用相结合，设计研发了多种声波控制器件与结构。 COMSOL Multiphysics® 声学模块的丰富接口及其处理多物理场耦合问题的强大功能 ... Read More

使用 COMSOL Multiphysics® 仿真轴对称扬声器一般可采用 2D 轴对称模型，但在这种坐标系下无法建立扬声器测量中常用的矩形障板模型，而选择计算安装在无限大障板上扬声器的声特性，其仿真计算结果又与常见的标准障板上的测量结果在中低频段存在较大差异。 为了使无限大障板上的仿真结果与标准障板（或其它有限大障板）上的测量结果相一致，提出一种方法，利用 COMSOL 软件的 Parameter Sweep 功能，通过多次进行 2D 轴对称的电磁场、结构力学和声学三场耦合的扬声器仿真计算及相应后处理，得到安装在有限大障板上的扬声器正前方的声特性。 ... 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

斜井和水平井中阵列感应响应特性研究是测井数据正确解释的基础。在斜井和水平井中，井轨迹可能以任意角度进出水平地层，阵列感应测井响应计算是复杂的三维电磁场数值计算。基于 COMSOL Multiphysics® 软件的 AD/DC 模块开发完成斜井和水平井中的阵列感应响应三维数值计算方法。详细计算分析水平井和斜井中井位置、目的层厚、目的层电导率、围岩电导率以及目的层与围岩电导率对比度对阵列感应测井响应的影响。结果表明，水平井的阵列感应测井响应特性取决于层厚、电导率对比度、子阵列间距、仪器距层界面距离等多种因素。当层厚大于仪器分层厚度时，水平井响应与直井响应接近 ... 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

摘要：在太空高能带电粒子作用下，航天器上存在绝缘介质深层充电的危险。介质内沉积电荷导致局部出现强电场（达到107V/m），有可能造成介质击穿放电。一方面，充电过程与介质电导率密切相关，而电导率受温度影响显著，另一方面，介质中的通电导体发热会影响介质的局部温度，于是有必要综合考虑介质中电场与热场的耦合变化过程。对此，我们建立了考虑电场与热场耦合变化的介质深层充电模型，并采用 COMSOL Multiphysics® 软件，实现了数值求解。结果表明，在一定的空间辐射环境下，考虑热场是十分重要的，热导率会对充电结果产生不可忽视的影响 ... 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