See How Multiphysics Simulation Is Used in Research and Development

Engineers, researchers, and scientists across industries use multiphysics simulation to research and develop innovative product designs and processes. Find inspiration in technical papers and presentations they have presented at the COMSOL Conference. Browse the selection below or use the Quick Search tool to find a specific presentation or filter by application area.


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2019 - Allx

植入电极阵列的人体耳蜗模型仿真

李福祥 [1]
[1] 清华大学

对于神经性听力缺陷患者而言,人工耳蜗是目前主要的恢复手段。人工耳蜗通过植入体内的电极阵列产生电流,直接刺激耳蜗的螺旋神经节细胞,引起听觉系统响应。因此,研究植入耳蜗内电极阵列产生的电势分布特点具有重要意义。基于电势分布情况,可以对电极阵列的结构、尺寸、激励方式等进行优化,以提高人工耳蜗的性能。研究中使用的耳蜗以及电极阵列仿真模型为经过其他三维建模软件得到的STL文件导入COMSOL中生成。为了研究耳蜗内电势分布,选择了“电流(ec)”物理场接口,对模型边界设置了电势条件,对部分电极设置了激励电流条件。仿真模型的材料使用了库材料和自定义材料 ... Read More

应力型保偏光纤的双折射仿真研究

徐嘉程 [1], 于飞 [1], 胡丽丽 [1],
[1] 中国科学院上海光学精密机械研究所

应力型保偏光纤通过在光纤结构中引入不同热膨胀系数材料,造成纤芯受应力致光弹效应影响,进而实现纤芯折射率随波长和偏振态的分布,产生应力双折射。目前关于应力型保偏光纤的解析模型与数值仿真都与实际结果存在较大差距。本工作使用COMSOL® 软件,首次将热膨胀系数随温度的变化引入仿真研究,通过使用结构力学中的热应力多物理场接口,进行瞬态模拟,计算得光纤应力双折射分布。本研究探索并分析了不同热膨胀系数-温度曲线和不同温度历史对应力场及双折射的影响。对进一步改进应力型保偏光纤设计和制备工艺具有一定指导意义。 Read More

纤芯折射率起伏对于大芯径单模光纤模式性质影响的仿真研究

阳求柏 [1], 于飞 [1], 于春雷 [1], 胡丽丽 [1],
[1] 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室

在大芯径增益光纤的制备过程中,稀土掺杂技术、拉丝工艺等因素会不可避免造成纤芯折射率分布在光纤横向与纵向上的随机波动。本项研究采用COMSOL®数值模拟方法,采用半解析和全数值计算方法,探索光纤纤芯折射率随机波动对于大芯径光子晶体光纤模式空间特征的影响。我们采用二维随机分布模拟纤芯折射率的起伏,使用COMSOL®波动光学模块中对大芯径光子晶体光纤模型进行模式分析。模拟结果表明光纤模式空间分布受折射率非均匀的随机分布影响,在一定条件下发生畸变,将严重影响传输光场的光束质量。本研究的部分结果对改善光纤的制备工艺方向具有一定指导意义。 Read More

基于COMSOL复合材料模块的涂层超导复合带材高效数值建模与分析

高配峰 [1], 毛佳丽,耿鑫 [1],
[1] 兰州大学

涂层高温超带材是一种典型的多层复合结构,带材中三层宽厚比极大的薄层(银层,超导层和缓冲层),在3D有限元分析中网格剖分数目大而且单元奇异性增大,进而导致计算量极大。为了有效解决由于涂层高温超导带中各层在3D有限元模型网格划分和计算上带来的困难,针对诸如轴向拉伸、弯曲、扭转等基本变形模式,本研究基于COMSOL Multiphysics® 5.4复合材料模块建立了涂层高温超导带高效数值计算模型。为了验证2D多层壳结构模型的计算精度和效率,同时基于固体力学模块构建了3D实体结构模型,并分别对于轴向拉伸、扭转变形下两模型的计算结果和计算效率进行了对比分析 ... Read More

COMSOL在页岩气开采中的应用

崔光磊 [1], 石兴凯 [1], 蒋传忠 [1], 刘张浩 [1],
[1] 东北大学

“页岩气革命”使美国成功摆脱了对他国能源的严重依赖,目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果,但是随着页岩气的开发,仍存在三大问题困扰着科学工作者和现场工程师:(1)页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清;(2)在产气过程中,页岩气在产量上往往呈现出不确定性;(3)缺乏针对页岩气进行历史拟合和产量预测的数学工具。针对以上三个主要问题,我们定义非常规储层固有渗透率的演化是裂隙和基质之间物质传输和应力传递的结果,并建立了离散体模型研究孔隙变形与流体流动之间的耦合作用;以此为基础,我们建立双基质双重孔隙介质模型(连续介质模型)研究页岩基质变形与流体流动之间的耦合关系 ... Read More

基于COMSOL微波破岩机理研究

于洪雯 [1], 郑旭 [1], 郑旭 [1],
[1] 东北大学

微波加热技术现已广泛应用于岩石工程和地下工程等领域,例如岩石粉碎、非常规油气开采等领域。国内外学者也对此进行了大量的研究,但是微波破岩机理尚不明确,特别是微波照射下不同矿物成分相互作用机理不明确。微波破岩是一个电磁-热-力相互耦合过程。本项研究借助于COMSOL的RF模块、固体力学模块、固体传热模块及COMSOL with Matlab。建立了不同尺度的数值计算模型。在大尺寸模型中揭示了微波照射时间与温度的关系,并与试验结果对比。在小尺度模型中,研究微波照射下不同矿物的破坏机理,相关研究成果已撰写一篇SCI论文(审稿中)。 Read More

双针热脉冲系统

刘刚 [1],
[1] 中国农业大学

When a dual probe heat pulse (DPHP) sensor is installed near the soil-atmosphere interface, the basic assumptions of the infinite line heat source (ILS) model and its improvement, the infinite line heat source model with an adiabatic boundary condition (ILS-ABC), might not be satisfied ... Read More

隔声罩插入损失分析

魏逸飞 [1], 安留学 [1],
[1] 山东省淄博市张店区新村西路266号山东理工大学

隔声罩可将声源封闭在罩内,以减少向周围的声辐射,因此广泛应用于各类设备的噪声控制。对隔声罩隔声性能进行分析计算,对后续隔声罩优化设计具有重要的指导意义。 以插入损失为评价指标,基于COMSOL和MATLAB软件,采用根据插入损失定义模拟隔声罩安装前后罩外一点处声压级得到插入损失的方法,对某一隔声罩隔声性能进行计算,首先在MATLAB软件中编辑插入损耗计算公式对隔声罩的插入损耗进行理论计算,而后利用COMSOL软件在声学模块中对隔声罩进行仿真分析,通过施加域点探针得到罩外特定一点处的声压级,从而得到相应的隔声罩插入损耗数据并绘制插入损失曲线,最后进行实验 ... Read More

面向工程三维瞬态热传导反问题的快速求解策略

叶湘 [1], 杨青青 [2], 罗玖 [2], 衡益 [3],
[1] 中山大学化学工程与技术学院,珠海市,广东省,中国
[2] 中山大学材料科学与工程学院,广州市,广东省,中国
[3] 中山大学数据科学与计算机学院,广州市,广东省,中国

通讯作者:衡益,邮箱:hengyi@mail.sysu.edu.cn 热传导反问题已广泛应用于如航空航天工程、机械加工、化学工程、冶金等工程领域。数学不适定性使其很难快速稳定求解。我们近年来进行了一系列相关研究[1-5]。与传统的基于优化的方法不同,本工作针对薄板上三维瞬态热传导反问题,即通过薄板加热面上的温度测量信息估算上表面的瞬态热流分布,提出了两步直接法。基本思路是通过重构Dirichlet边界条件将该反问题转化为易于求解的正问题,以获得近似解。此外,我们提出了基于后验误差的时空自适应网格细化离散策略进一步提高计算效率。本工作采用COMSOL ... Read More

饱和冻土水热耦合数值模拟与试验验证

李智明 [1],
[1] 哈尔滨工业大学

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