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Papers and Presentations from the COMSOL Conference 2020

At the COMSOL Conference 2020, scientists and engineers from around the globe showcased their multiphysics simulation projects. See how researchers in your industry are currently using numerical modeling to optimize designs, streamline processes, and improve products by browsing the technical papers and presentations below. Use the Quick Search tool to find a specific presentation or filter by application area or conference location.

ISBN: 978-1-7364524-0-0

2020 - Chinax

锂离子电池过充析锂模型研究

梅文昕1, 王青松1
1中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室

锂离子电池在过充的情况下,由于负极余量不够会在负极表面析出一层锂金属,一方面,析锂会造成大量的锂离子损失,造成内阻增加和容量衰减;另一方面,如果析出的锂继续增长会生成锂枝晶,锂枝晶会刺穿隔膜造成内部短路触发热失控,对电池的安全性造成极大的威胁,因此检测析锂对电池管理系统至关重要。该工作采用COMSOL Multiphysics中的锂离子电池模块,通过增加析锂动力学方程的方法,为26650圆柱形锂离子电池建立了过充条件下的析锂模型,并通过实验进行了验证。通过研究在0.2 C和0.5 C倍率下过充至4.5 V,4.6 V,4.7 V,4.8 V,和4.9 ... Read More

使用模型方法创建随机几何

陈驰1, 朱传庆1
1中国石油大学(北京)

在岩石传热、岩石渗流以及一些和多孔介质有关的领域的仿真中,不可避免的需要用到随机几何。但是三维随机几何建模几乎无法手动完成,必须借助于程序自动建模。利用comsol的API接口结合Java语句可以实现这一功能。在comsol的app开发器下的方法中能够进行代码的编辑。具体创建思路如下:假定物体为一个111的块体,然后在块体中生成位置随机、角度随机的椭球体。随机性可以用random函数保证,但是这样生成的椭球会重合。为了保证生成的椭球不重合,需要先生成第一个随机椭球,并添加进累积选择中(CumulativeSelection),然后将累积选择 ... Read More

基于COMSOL的潘宁离子源优化结构研究

李杰1, 巨少甲1
1西京学院

利用流体力学模型使用COMSOL软件进行潘宁离子源结构的建模,通过该软件试图找出潘宁离子源的最优结构。离子源结构被广泛的应用在各个领域,有着重要的作用,因此找到离子源的最优化结构是值得研究的课题。 主要使用COMSOL软件的等离子(plas)模块,添加AC/DC模块多物理场进行电容耦合计算,几何模型采用二维轴对称来构建离子源结构。使用COMSOL建立并模拟潘宁离子源的操作步骤主要是以下部分:1,先建立离子源的几何模型,通过手动一步一步绘制或者通过导入模型都可以达到一致的效果。2,设置材料。根据潘宁离子源的实际情况对先绘制的几何模型的各个部分进行材料给定,包括 ... Read More

基于气泡结构的水声超材料

蔡哲仁1
1中国科学院化学研究所

目前大部分研究集中于空气声学领域,水下声学超材料的报道相对较少。由于水的声学阻抗远大于空气,所以水下声学超材料的设计思路与空气中的相比有很大的不同。针对水下声学超材料,人们提出了一种声学软超材料的概念,即把密度或体积模量远小于水的材料填充在水介质中来构建超材料。然而如何有效且有实际应用价值地制备声学软超材料,仍然是一个难题。本工作通过结合3D打印和材料表面疏水性质,提出了一种制备以气泡为共振单元的超材料的通用方法。利用3D打印的方法制备表面疏水的镂空框架结构,将其浸没入水中后镂空框架中就会形成气泡。这种方法能实现水下三维气泡阵列的快速制备,气泡的形状、大小 ... Read More

铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构雷击直接效应研究

罗洋1, 段雁超1
1上海量维信息科技有限公司西安分公司

随着碳纤维增强复合材料(CFRP)在航空等领域的应用规模逐渐扩大,其低电导率带来的雷击风险得到广泛关注,CFRP雷击防护设计已成为研究热点,而雷电环境多理场仿真技术也在CFRP雷击防护设计中逐步发挥作用。目前,针对含雷击防护(如铺设防雷金属网)的CFRP平板结构雷击直接效应仿真研究已有一定成果,但是,对于铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构的雷击仿真鲜有研究。 本研究以铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构为研究对象,借助COMSOL Multiphysics重点分析了连接结构遭受雷击时的电-热多物理场效应。 ... Read More

A FEM model for simulating trenching process around a MnS inclusion embedded in stainless steel

金莹1, 李文超1
1北京科技大学

A finite element method model has been elaborated to study the localized corrosion around a MnS inclusion particle in stainless steel, taking into account the three electrochemically active phases of the matrix, passive film and MnS inclusion. The simulation results show the evolution of ... Read More

石墨预锂化仿真研究

孙言飞1, 厉运杰,夏厚勇,程思,闫回想,刘松寒1
1合肥国轩高科动力能源有限公司

锂离子电池在首次充电过程中,电解液会在石墨等负极表面还原分解,形成固体电解质相界面(SEI膜),永久地消耗一部分来自正极的锂,造成首次充放循环的库仑效率偏低。通过预锂化对电极材料进行补锂,抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗,以提高电池的容量和能量密度。为了研究石墨等负极预锂化过程,本文利用COMSOL软件建立石墨阴极和锂金属阳极二维电化学瞬态模型,基于锂离子电化学反应动力学、物质传递与扩散等过程,研究石墨阴极不同位置锂离子的浓度分布情况,分析电流密度和温度对石墨预锂化的影响。结果表明电流密度越大,浓差极化越大,造成石墨不同位置的嵌锂浓度分布极不均匀 ... Read More

双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器

朱铧丞1, 徐冲1
1四川大学电子信息学院,成都市武侯区,四川省,中国

本工作提出一种双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器来克服现有大规模连续流微波加热的局限性。基于隐函数、水平集和任意拉格朗日-欧拉公式(ALE)的算法,建立了一个关于微波加热、化学反应工程和流体搅拌流动的综合模型,通过流动连续性一致对使速度连续。在此模型中甲醇和油酸的摩尔比为6:1,以浓硫酸为催化剂,反应过程中所用的材料参数是关于反应溶液组分和温度的双变量函数。利用该模型,计算了加热过程中管道内部混合溶液温度、生成的油酸质量分数以及反应速率。 Read More

超导边沿转变探测器吸收体热传导仿真

陈艳玲1
1清华天文系

超导边沿转变探测器(TES)是一种通过测量微小温度变化推算光子能量的薄膜器件。落在吸收体顶面的光子由光能转化为热能被吸收体吸收,热量通过吸收体底面的支撑结构传导到TES上,TES将微小的温度变化转换为电信号读出。为保证吸收体的力学稳定性,在TES和基底上都有支撑结构。为使探测器达到足够的能量分辨率,必须保证吸收体上大部分能量都传导到TES,只有很少能量通过基底上的支撑柱分流到基底。由于光子入射位置、支撑柱半径、数量和位置都可能对导热产生影响,因此需要对支撑方案的参数范围进行限制,为今后的实验设计提供依据。本文使用COMSOL软件的固体传热模块模拟稳态下探测器的热量分布 ... Read More

超快时间尺度下多相共存氧化铪基铁电薄膜畴及畴壁动力学行为

蒋丽梅1, 赖彬1
1湘潭大学-湘潭市-湖南省-中国

氧化铪基铁电薄膜材料是一种新型的铁电材料,可以与先进的CMOS工艺兼容;同时其膜厚低于10nm以下时,仍具有良好的铁电性。氧化铪基铁电材料的铁电畴变属于一级相变,因此,与传统铁电薄膜材料中铁电相连续分布的状态相区别的是,氧化铪基铁电薄膜中往往铁电相与非铁电相共存。氧化铪基铁电薄膜材料存在的“唤醒”效应和疲劳失效等问题,本质是由于薄膜内部可翻转铁电相随时间增加或者不断减少引起的。铁电畴的产生及畴壁运动是铁电畴翻转的微观决定因素,因此,铁电畴翻转性能本质上是由铁电畴及畴壁的动力学行为所决定的。只有找到了铁电畴畴壁动力学行为的基本规律,才能从根本上实现对铁电畴翻转性能的调控 ... Read More