Technical Papers and Presentations

本文是关于电器设备腔体阀门闭合时的橡胶类密封圈的形变和应力状态分析，涉及到COMSOL Multiphysics 中的多体动力学模块和固体力学中超弹性材料模块，难点在于分析中同时涉及到材料、几何、接触非线性问题，阀门最终停止位置也由密封圈的接触状态决定。 橡胶类密封圈受载荷作用时会产生大的变形，此时基于小变形假设的线弹性有限元解法属于线性分析领域已不在适用，橡胶类密封圈的形变量及压缩状态会影响到该阀体的密封和使用性能，而本文所涉密封圈不仅具有材料非线性，还有伴随有大形变和大应变的几何非线性，在阀体工作过程中还会伴随有刚体位移，边界条件会随着位移变化而改变 ... Read More

电声产品的仿真包括电磁仿真、力学仿真、声学仿真，逐步拆解设计部件电磁设计最佳方案，悬挂系统对称性最佳方案，声学产品效果最佳方案，随着智能电声产品越来越小型化、集成化、多功能化，借助多物理场分析的场合越来越多，Comsol也可实现耳塞或耳垫的物理降噪仿真、耳机充电仓的磁吸力效果仿真、多单元耳机的声学效果集成仿真等，借助Comsol仿真可以有效辅助设计、缩短电声产品的开发周期。 Read More

电子枪中加速电极的形状参数是影响电子枪性能的关键参数之一，其影响主要通过改变轴上电势分布实现，本研究建立了电子枪加速极的静电仿真简化模型，以加速极形状参数为变量、轴上电势曲线为目标进行参数化扫描，可以得到预设条件下的加速极厚度、孔径、间距等参数的影响趋势。该模型可用于电子枪加速电极的形状参数优化，导入具体电子枪几何模型后可以寻找加速极几何参数的局部最优解。 Read More

鲁米诺是最为广泛使用的电致化学发光（ECL）发光剂之一，虽然基于鲁米诺的ECL现象已被广泛应用于分析和检测中，鲁米诺电化学氧化的详细机理和动力学研究依然很少。同时，玻碳电极表面ECL发光剂的吸附会对其电氧化过程产生影响，进而影响ECL强弱，目前这方面也鲜有研究。 首先我们使用循环伏安法（CV）检测了鲁米诺和类鲁米诺衍生物的电化学氧化过程，随后通过使用COMSOL Multiphysics的稀物质传递模块构建玻碳电极表面的电化学氧化过程模型，并基于Langmuir等温式，通过一般形式偏微分方程模块描述电极表面的物质吸附和解吸附过程 ... Read More

为深入研究大型薄壁构件电火花放电加工（EDM）小孔过程中材料的蚀除机制与热应力分布规律，本研究采用 COMSOL Multiphysics 中固体传热模块和固体力学模块建立了热-力耦合模型进行分析。模型综合考虑了放电通道内的瞬态热源和料热物性随温度的变化。通过在 COMSOL 中设置瞬态高斯热流密度函数，模拟连续脉冲放电对工件表面的能量输入，并进一步追踪温度场的时空演化，模拟材料蚀除过程。结果显示温度梯度在径向与深度方向上的差异则引起了明显的热应力集中，并产生了拉应力-压应力-拉应力交替分布的规律。本文所构建的 COMSOL 多物理场仿真模型不仅能够较为准确地揭示 ... Read More

碱性水电解制氢技术是实现大规模绿氢生产的关键路径之一，但其运行过程中的安全性至关重要。一个核心的安全挑战是氢气可能通过隔膜渗透到氧气侧，形成潜在的爆炸性混合物。因此，精确预测和监控氧气中的氢气浓度对于保障电解槽的安全、高效运行具有重大意义。 本研究利用 COMSOL Multiphysics® 软件，建立了一个二维碱性电解槽的多物理场耦合模型，旨在深入探究氧气室中氢气的时空分布规律。该模型耦合了电化学、计算流体动力学(CFD)以及稀物质传递等多个物理场接口。我们通过该模型模拟了电解槽从启动到稳态运行的全过程，并系统性地研究了关键操作参数，包括温度（350-370 K） ... Read More

为深入探究材料属性对电弧等离子体热力学特性的影响，本研究以反应烧结碳化硅（RB-SiC）陶瓷为研究对象，基于 COMSOL Multiphysics 建立了耦合电流、磁场、层流及流体传热的磁流体动力学模型，并与304不锈钢进行对比分析。该模型综合考虑了电流、磁场与流场之间的能量转换，以及等离子体对电极与工件的热量传递，能够较为准确地描述电弧等离子体特性。结果表明，相较于304不锈钢，RB-SiC 等离子体具有更高的温度和热通量，但由于其极高的导热系数，工件在击穿后能迅速达到热平衡，且最终温度显著低于不锈钢。同时，RB-SiC 的等离子体最高温度位置不随脉宽变化 ... Read More

磁性纳米线中的磁畴壁 (domain wall) 系统因兼具基础研究价值与应用潜力而备受关注。在窄而薄的纳米线中，横向磁畴壁(transverse domain wall)是最基本的磁畴壁类型。 存在两种截然不同的磁畴壁相互作用机制：首先，静磁相互作用会诱发长程吸引或排斥效应——等效而言，每个磁畴壁携带有效磁荷，介导着类库仑长程相互作用；其次，交换相互作用会在相邻畴壁间产生短程的吸引或排斥力，这实质上是一种拓扑相互作用。按照磁畴壁携带的等效磁荷的符号以及其拓扑手性，共有四种横向磁畴壁，分别记为R+,R-,L+,L-。 对于单根纳米线中的两个磁畴壁 ... Read More

电感耦合等离子体是一种将外部电源提供的能量经电感线圈以电磁场的形式耦合传递给等离子体以维持等离子体放电的技术。本文在原有电感耦合等离子体源的基础结构上，通过在放电腔室外放置若干个闭合铁氧体磁芯，将电感线圈绕制在磁芯上来达到改善性能的目的。在这项工作中，我们利用COMSOL在射频电源相对较低频率(400KHz)的情况下，对低气压(10Torr)氩气介质带有磁芯的圆柱形ICP进行了多物理场耦合仿真，其中包含电磁场、等离子体、流体场和温度场，得到了包括电子密度、电子温度、流场速度与背景气体温度等物理场分布。结果表明，在放电功率为400W左右时 ... Read More

采用仿真软件对压气机内部流场进行CFD数值模拟，通过合理设置边界条件，计算得到压力与流速分布，进而获取准确的质量流量和压比数据，绘制压气机工作特性曲线（Map图）。本研究的关键难点在于旋转域与非旋转域之间的交界面处理，以及边界条件的设定是否符合实际流动状态，直接影响仿真结果的准确性。 采用COMSOL中的“旋转机械”模块对压气机内部流场进行CFD仿真。该模块专为叶轮机械设计，支持对旋转域独立设置动网格模型，从而更真实地捕捉叶片高速旋转过程中流场的非定常特性。通过准确模拟动静部件间的相互作用与湍流效应，可有效预测压气机内部的速度、压力分布 ... Read More