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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声谷赝自旋作为声学系统动量空间中频率极值对应的量子态，为声波调控提供了全新自由度；高阶拓扑绝缘体（HOTIs）拓展了传统体 - 边对应原理，是经典波调控的关键概念。然而，谷声子晶体（VSCs）中的 HOTIs 仅存在于单带隙中，限制了角态的多频选择性，不利于多频声通信器件设计。为此，本研究设计具有 C3 对称性的 “Y 型” 声子晶体，构建出双带 VSC，且其低、高频带隙内的拓扑相变完全一致，最终通过理论与实验实现了双带谷声子晶体中的高阶拓扑态，丰富了 HOTIs 在声学多频调控系统的应用，为多带声学器件设计提供了新路径。 在本研究全流程中 ... Read More
引言 声子晶体是一类结构或物理参数周期变化的材料，可以用来调控声波的传播。声子晶体在波导、隔声、吸声等领域具有潜在的应用。除此之外，研究学者还发现声子晶体具有一些新颖的功能，如负折射、负弹性模量、负质量密度等。受翅片式结构启发，本文设计了翅片式声子晶体（PCFs），并通过数值模拟研究了该类声子晶体的隔声性能。 COMSOL MULTIPHYSICS® 的使用 模拟中采用COMSOL Multiphysics的声学模块和结构力学模块，采用完美匹配层以获得更好的模拟结果。 结果 本文模拟了翅片式声子晶体在6300 Hz时的声压场，并计算了传递损失 ... Read More
压电材料在受到机械应力时会产生电压，这种性质使压电材料在声波传感器领域具有广泛应用。湿度的测量和把控广泛地应用于粮食贮存、气象预报与加工以及国防建设等各个领域。当今社会对各种成本低、性能优异的湿度传感器的需求正在日益上升。石英晶体微天平（QCM）具有高灵敏度、无需物理接触、体积小、易于集成等特点，通过在石英晶体微天平表面覆盖一层能够响应水分子的材料，可以监测环境中的湿度。这种材料能够吸收和解吸水分，从而改变石英晶体的质量，进而影响其共振频率。通过检测这一频率的变化，我们可以准确获取周围的相对湿度。本研究利用有限元软件COMSOL的多物理场耦合功能 ... Read More
TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... Read More
微磁学仿真(micromagnetics simulation)是自旋电子学与磁学领域中重要的一种重要的研究手段，本质上通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程来对磁性体系中磁矩的动力学进行仿真。微磁学仿真的主流软件以开源为主，包括OOMMF、Mumax3等，然而其在工程上的应用以及与多物理场耦合的扩展性仍有所不足。我们基于COMSOL的Physics Builder创立了微磁学仿真模块，不仅能够实现已有的微磁学仿真功能，还能够与COMSOL内置的多物理场进行耦合，如磁弹耦合、磁光耦合、各向异性磁电阻等，为学术研究和工程应用提供了新的接口 ... Read More
“极化激元”是固体物理学中的重要概念，泛指各种极性元激发与光子的耦合。其中，声子极化激元是指晶格振动的声子与电磁场中的光子相互耦合的一种极化激元波。使用飞秒光在铁电晶体铌酸锂中通过光学非线性效应可产生声子极化激元，其频率位于太赫兹波段，在晶格的振动弛豫、太赫兹光谱、与介观微结构作用等领域已有广泛应用。 声子极化激元涉及电磁场和晶格场的耦合问题，其形式满足黄昆方程。我们使用 COMSOL Multiphysics® 的多物理场（偏微分方程组以及射频模块）模拟了块状铌酸锂晶体中产生声子极化激元波的产生和传输。 铌酸锂晶体作为太赫兹应用的集成化平台 ... Read More
拓扑光子晶体由其独特的边缘态和单向导波特性而备受关注。研究者发现可利用旋磁材料的磁场响应打破时间反演对称性来实现光子晶体中的拓扑边缘态。这促使我们研究旋磁散射体的散射现象并探索对拓扑光子绝缘体能带结构进行建模的有效方法。本文中，我们比较宽带格林函数方法（Broadband Green’s function）与COMSOL中有限元方法在处理这一问题中的应用。 宽带格林函数方法通过将面积分方程转化成一个特征值问题来研究光子晶体中周期排布的散射体对电磁波的散射行为。宽带格林函数是对周期格林函数的一种有效表征方式 ... Read More
所谓近场声学，是相对于远场声学而言。传统的声学理论，通常只研究远离光源或者远离物体的声场分布，一般统称为远场声学。远场声学在原理上存在着一个远场衍射极限，限制了利用远场光学原理进行显微和其它光学应用时的最小分辨尺寸和最小标记尺寸。而近场声学则研究距离光源或物体一个波长范围内的光场分布。在近场声学研究领域，远场衍射极限被打破，分辨率极限在原理上不再受到任何限制，可以无限地小，从而基于近场声学原理可以提高显微成像与其它光学应用时的光学分辨率。 声学超材料自问世之日起就受到了国内外科学家们的广泛追捧，在很多领域都可以看到其踪迹 ... 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
MEMS压阻式压力传感器的输出特性易受温度的影响，而通常温度补偿技术具有复杂的校准过程，为了使其具有成本效益，通过保持传感器在恒定温度下运行来替代温度补偿技术。本案例中，通过集成MEMS加热电阻器来控制MEMS压力芯片的温度，使MEMS芯片的温度保持在恒定温度。 本案例第一个研究模拟了不同环境温度对MEMS压阻式压力传感器输出特性的影响；第二个研究模拟了MEMS加热电阻的电热产生、传热以及机械应力和变形。模型同时使用了“传热模块”的“固体传热”接口、“AC/DC模块”的“电流，壳”接口以及“结构力学模块”的“固体力学”和“膜”接口。 ... Read More