Technical Papers and Presentations

三维封装技术是下一代集成电路最有潜力的发展方向。然而，由于三维封装结构的高度复杂性以及多尺度问题，若对所有细节进行建模，将会消耗巨大的计算资源，导致分析效率非常低下。例如，典型的硅通孔结构由圆柱型的金属导体以及外部包裹的一层非常薄的氧化层（微米级）所构成，使得三维封装整体结构的网格剖分非常稠密，严重影响求解效率。本文研究包含多个硅通孔的复杂结构热仿真问题。为了提高仿真效率，将含有薄氧化层的圆柱形硅通孔结构等效为不含氧化层的简化方柱结构。通过COMSOL软件的传热模块对简化方柱结构的等效热导率进行准确提取，包括水平方向和垂直方向的热导率参数。然后，基于上述等效模型 ... Read More

摘要 微通道换热器是一种高效换热设备，与普通换热器相比，微型换热器体积小，传热系数高，具有广泛的应用前景。微型换热器的实验研究存在较大的难度，而数值模拟则是深入研究微型换热器的重要方法。本文采用通用商用软件 comsol模拟了微型错流式换热器（MCHE）。 与传统换热器不同，微型换热器固体材料内部沿流体流动方向的热传导会显著地影响换热性能，而以往针对这方面研究是非常有限的。在本文中，通过数值模拟的方法研究了流速对MCHE温度场、压力场、换热系数、局部努塞尔数分布等的影响。 关键词：微型错流换热器，轴向导热，数值研究，总传热系数 Read More

随着社会进步和发展，能源紧缺的问题日益突出。生物柴油因十六烷值高、无毒、可再生等突出优势正成为新能源开发热点。微波辅助生物柴油制备反应时间短、能耗小、环境污染少，所以设计高效的微波反应釜制备生物柴油势在必行。 针对微波反应器在生产生物柴油时加热不均匀的问题，本文设计了一种可以明显改善微波加热均匀性的夹层釜式微波反应器。然后，再引入能改善物料流体传热的搅拌桨装置。通过电磁场、温度场和流场控制强化液体物料传质传热，进而促进生物柴油的制备。本文所有的仿真工作均通过COMSOL软件进行，分别是用于计算反应器内电磁场分布的“电磁波，频域（emw）”接口 ... Read More

传统的微波加热存在加热不均匀加热效率低等问题，对此本文提出了一种微波四端口扫频加热模型。通过使用四个端口馈入能量和使用变化的频率来提高加热的均匀性和效率。微波加热的过程是一个电磁场与固体传热场相互耦合的过程，通过COMSOL软件与MATLAB软件的联合调用实现了四个微波馈口的频率时变微波加热的数值分析。并通过NPA的计算优化了网格，最终通过实验验证了仿真的准确性与可靠性。 仿真模型如图1所示，被加热的物质为45mm45mm15mm的土豆块，土豆块放置在腔体底部中央的聚四氟乙烯托盘上。微波四个侧面个连接BJ26波导，微波通过波导传输到腔体中 ... Read More

微波反应器因其具有的缩短脂交换反应时间、提高反应速率等优点，深受人们喜爱近年来，微波反应器在制备生物柴油的化学工艺中被广泛应用，，但在微波强化化学反应的实验研究和微波反应器的工程应用中还存在很多的限制因素，其中的较为突出的问题之一就是热点问题。为此，本文以中式尺寸下的微波反应器为研究对象，通过改变波导位置、功率大小以及添加搅拌等方式，利用 COMSOL Multiphysics® 软件对热点问题进行了探究。模拟参考了微波炉加热土豆和模块化搅拌器两个案例，运用软件中的微波加热接口以及机械旋转层流接口，对电磁场、温度场以及速度场进行多物理场的耦合计算。模拟结果表明 ... Read More

引言：激光诱导间质肿瘤热疗法是一种可使生物组织局部地方凝结坏死的肿瘤疾病治疗方法，目前已经用于肝、脑等各部位的肿瘤治疗[1-2]。为了更好地进行肿瘤疾病的治疗，需要实时地对组织的温度和热损伤进行监控，而检测技术很难实现对肿瘤治疗过程的实时监测，故数值计算成为研究光热疗法的有力工具[2-6]。本模型将生物组织光传输的物理场与热传输的物理场相耦合，考虑组织光热参数随温度变化的情况，研究了肿瘤周围含有大动脉的情况时组织的温度分布随时间的变化情况，研究结果对指导临床医学肿瘤治疗有重要意义。 COMSOL Multiphysics® 的软件使用： 几何模型：如图1所示 ... Read More

引言：超流氦低温系统的正常运行离不开负压换热器，在此选用绕管式的负压换热器。其工况为 4.45K~2K 之间，低压侧绝对压力 3000Pa 左右。软件中用到的模块有 Livelink for Solidworks、Livelink for Excel、“非等温湍流 k-ε”接口。 结果：求解结果定性上正确，问题在于为了让换热器达到理想换热效果，需要更多匝数的绕管，对计算机要求很大，在该模型中只保留了 10 匝。 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

新能源汽车电池液冷板的结构优化设计影响着电池的性能和安全，本文引入拓扑优化方法对电池模组的液冷板结构进行优化设计，对涉及到的相关参数进行影响性分析。在COMSOL Multiphysics中对电池液冷板拓扑优化结构设计进行理论计算。通过传热与流体流动模块建立共轭耦合的拓扑优化结构模型，在拓扑优化模块中引入Brinkman惩罚函数和Darcy差值模型，得到针对于不同结构的耦合方程数学模型和无量纲方程，通过亥姆霍兹过滤和双曲正切投影方案，建立正确的目标函数和数学模型方程，根据移动渐进线方法对设计变量进行迭代计算，最终得到随迭代次数变化的拓扑结构 ... Read More

当一定波长的电磁波照射到金纳米颗粒上时会引发局域表面等离子共振（LSPR）现象，这一现象将增强金纳米颗粒对入射电磁波的吸收，纳米颗粒将吸收的电磁能量转化为热能，温度升高，以纳米颗粒作为热源可以实现微纳米尺度上的精细温度调控。 本文通过广义多粒子Mie理论（GMM）计算在非独立散射的情况下，金纳米颗粒球多聚体的辐射吸收特性；然后基于COMSOL传热模块，考虑颗粒间的近场辐射换热现象，对包含多聚体颗粒的微尺度空间温度进行了模拟计算，讨论可见到近红外波段辐照条件下纳米颗粒多聚体及其周围几百纳米范围内基体介质的温度分布情况。 通过对金纳米颗粒球组成的多聚体的计算 ... Read More