Technical Papers and Presentations

研究聚焦声波传播规律与特殊声学效应探索，COMSOL 的声学模块及多物理场耦合能力成为机理验证与现象模拟的核心工具，其使用深度紧扣声波与介质的相互作用研究。研究内容上，核心方向包括声学超材料设计与能带调控，如构建二维正方点阵结构，通过仿真计算布里渊区高对称点，分析弹性波带隙特性以实现声波调控；微尺度声学研究中，常模拟声镊的声辐射力与声流效应，探索微粒操控机制；还涉及复杂场景声学分析，如耳道声学特性建模、扬声器辐射方向图仿真等。部分研究聚焦非线性声学，通过瞬态分析捕捉声波畸变过程。使用中，研究生主要依赖压力声学接口，结合完美匹配层设置抑制边界反射，确保远场传播仿真精度 ... Read More

万物互联和智能工业化发展为射频集成电路器件和光 MEMS 微纳结构器件的高密度异质集成带来了全新的发展机遇，构建逼近物理真实的建模和工程 EDA 难度很大，但对芯片高质量工艺和性能的发展至关重要。传统的射频系统内部的高密度异质集成的多物理场电磁－力－热往往是弱耦合效应，两两之间是单向耦合作用。但是随着集成系统不停的小型化需求，这就对器件微型化提出更高的要求，需要进行新材料、新器件和新机理的研究。本报告将以具体微纳尺度射频 MEMS 器件为例，讨论微波集成电路新型器件 BAW 滤波器、乃至磁电天线芯片内部的电磁、微磁、力、热强相互耦合效应，以及 BAW ... Read More

在“双碳”目标驱动下，中国新能源汽车产业跃居世界制造强国行列。相较于燃油车，新能源汽车更加关注舱内声场分布的均匀性以及驾乘人员的舒适性。但因车载扬声器数量多、耦合复杂、调控难度大，音质提升遭遇瓶颈。受法规与车身结构限制，行业取消A柱高音单元，改用中置方案。然而高音单元指向性强、辐射角小，导致主副驾区域覆盖不足，声场分布不均，显著削弱听感与整车音质。研发新型声场调控材料或结构对我国新能源汽车发展具有重大战略意义。超构散射体技术通过分形边界设计与相位调控优化声波散射，解决中置高音覆盖难题。该结构使高音频段指向性更优，大大提高了驾驶室舱内声场的均匀性，有效地改善了主（副 ... Read More

同轴磁齿轮是将一个或一组永磁体或电磁体安置在圆形转轴外侧，通过扭矩-速度的调整实现外部非接触式动能控制的机构，用于工业自动化控制和可再生能源等应用中，和机械齿轮不同，磁齿轮工作时无摩擦，所以能量损耗小。本文以二维旋转动网格模型为基础，在径向方向分别安置单个和多个永磁体。探究不同安置数量对外部空间环境产生的电磁感应规律。 Read More

在人工智能迅速发展的背景下，本研究聚焦于深海无人潜航器（UUV）耐压壳结构的抗压强度预测问题。通过构建深度神经网络模型，实现了耐压壳体全域应力与变形的秒级高精度智能预报。该模型能够精准预测壳体表面及内部任意位置的应力分布与变形，计算耗时控制在秒级范围内，大幅提升了设计评估效率。经验证，模型对深海无人潜航器耐压壳最大应力的预测结果与有限元高保真仿真结果的相对误差小于5%，展现出良好的工程适用性。这一方法为UUV耐压壳结构的设计与评估提供了高效可靠的新途径。 Read More

本文利用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件，电镀模块，三次电流分布-变形几何等多物理场耦合，系统研究在含氯离子的三种添加剂体系（Cl⁻-Sup；Cl⁻-Sup-Acc；Cl⁻-Sup-Acc-Lev）中，通过模拟各添加剂组分在TSV铜电沉积过程中的作用机理可能性及其导致的填充模式演变。 通过数值模拟，对比分析了三种添加剂体系下的TSV填充机制。表格中的几种添加剂作用机理模型仿真结果显示在深宽比为10：1（100um：10um ）TSV中部分模型中的镀层能实现bottom-up生长趋势，并针对性地提出了基于分步电流控制的Bottom-up填充优化方案 ... Read More

设计了一种新型的介质激光波荡器。该设计的核心是一个周期性的介质结构，其两侧形成一个真空通道。通过引入两束特定波长的相向传播的平面激光波，在该真空通道内激励并产生一个相位同步的周期性电磁场。主要难点在于如何设计介质结构，使其在激光作用下，能够最大化提供偏转作用的横向电场Ey，同时必须将其他方向的场分量（如纵向场 Ez和加速场 Ex）对电子束的影响降至最低。 利用 COMSOL 求解了在两束相向传播的激光照射下，该周期性结构内部真空通道中的电磁场分布。通过仿真，验证即是否能成功在通道中心产生期望的周期性横向偏转电场，直观地展示电场沿不同方向的变化规律，从而评估波荡器的性能 ... Read More

为防止动力电芯在大电流充放电时发生热失控，一般会在正负极连接片上进行局部减薄及打孔，从而形成一个容易熔断的区域，我们称为熔断器。当大电流通过焊印流入连接片，由于截面减小在熔断器区域将会产生较大的局部电流，从而使结构温度急剧升高，造成材料熔断，从而形成断路来保护电芯。 这一过程可通过COMSOL中的电磁热耦合模型进行仿真，考虑部件的散热条件、熔点、熔化潜热，通过仿真的结构最高温度与材料的熔点温度与熔化潜热换算温度之和做对比，从而判断材料是否会发生熔断以及通电多长时间发生熔断。对标了实际熔断器的熔断时间之后可以对熔断器的几何结构进行优化，可以设计出更加合理的熔断器。 Read More

前期研究中，我们设计了基于准同轴结构的微波等离子体无极灯 [1]。该结构以激发后的等离子体作为同轴内导体，法拉第笼作为外导体。仿真结果显示，电磁波在等离子体 - 金属构成的准同轴波导中传播时，同步被等离子体吸收并形成驻波；实验中，激发后的无极灯呈现亮 - 灭周期性特征，这与仿真所得电子密度分布特性高度一致。​ 基于上述研究基础，结合激发后等离子体具备高电导率、可作为同轴内导体的特性，我们进一步提出新设计，一种用于在放电管中产生长等离子体源的装置。该装置采用矩形波导与同轴波导组合结构，仍以高电导率的激发后等离子体为同轴内导体，外导体则由金属壁构成。对 Ar ... Read More

本研究成功开发出一种多级梯度结构的OMI纤维膜，其特点包括由外至内纤维直径逐层递减、每层具有双峰纤维直径分布、以及有机-无机复合功能化策略。这种独特结构实现了低压阻下的高效空气过滤，并确保了长期热稳定性。该OMI纤维膜对PM0.3、PM1.0和PM2.5的过滤效率分别达到99.98%、99.99%和100%，且压阻仅为65 Pa。此外，针对压力场和颗粒过滤行为的CFD模拟结果与实验趋势一致。在250 °C热处理12小时后，该OMI纤维膜仍保持94.68%的PM0.3过滤效率和62 Pa的压阻。本研究证明了OMI纳米纤维膜在250 °C下的基础热稳定性与过滤潜力 ... Read More