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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微纳尺度器件在芯片散热等应用中正面临严峻的传热挑战，因此需要研究材料在不同外场作用下的传热特性。本研究以 MEMS 结构为基础，构建了一种能够实现电压调控应变场的模型，以探索应变对材料热物性的影响。 我们设计了具有梳齿结构的 MEMS 模型，并在 COMSOL Multiphysics 中利用结构力学模块与 AC/DC 模块针对应变场调控进行多物理场耦合仿真（图1）。通过施加电压控制梳齿间的静电力，使器件产生应变场。由于结构复杂，直接解析计算较为困难，因此采用载荷递增法模拟不同电压下的应变分布。仿真结果表明，当电压达到约 200 V 时，梳齿结构产生约 ... Read More
高温工况下管壳式换热器的换热性能显著衰减，液膜增厚与表面张力削弱导致传热效率降低，严重制约高温热泵系统的发展。为揭示高温冷凝条件下的流动与传热机制，本文基于 COMSOL Multiphysics 6.2 建立了光管、毛细芯管和翅片管三类换热管模型，利用有限元法与计算流体力学（CFD）方法，开展多物理场耦合仿真。模型中引入 L-VEL 湍流模型与 Brinkman 多孔介质模型，并通过网格无关性验证与参数化分析，确保计算结果的准确性与普适性。 结果表明：光管存在明显的速度和压强梯度，但边界层厚、热阻大，换热效果有限；毛细芯结构均化了温度场，降低流动阻力并促进相变 ... 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
本文旨在通过计算流体动力学（CFD）仿真，探究双塔风冷散热器风扇不同装配方式下的散热性能差异。研究以一款典型的双塔散热器为对象，利用 COMSOL Multiphysics 软件建立详细的仿真模型，对比两种主流风扇布局策略：即制造商推荐的“同侧同向吹风”配置，与创新提出的“两侧对向吹风”配置。 在仿真建模中，首先精确复刻了双塔散热器的几何结构，包括散热鳍片阵列、热管和底座，并对风扇的流体特性进行了简化处理，将其作为具有特定压-流曲线的边界条件，而非完整的几何模型，这极大地简化了计算量。模型中，空气被视为可压缩流体，遵循 Navier-Stokes 方程和能量守恒方程 ... Read More
随着目前储能系统市场需求，电芯容量尺寸大型化已成趋势，与此同时研究电池内部热失控特征十分重要。在本研究中，通过COMSOL固体传热模块，建立细化的热失控单体模型来研究电池内部热失控特征，并且提出了触发能量作为不同热滥用工况下评价锂离子电池热安全性的重要指标，随后基于建立并验证的模型研究电池设计参数电池厚度以及卷芯数对热失控行为的影响。在COMSOL几何中，详细构建电芯铝制外壳及内部空气域，很好的验证了由于空气热扩散系数小于电池材料而导致的传热速度不一致现象。仿真的结果表明双卷芯的大容量电池热失控内部传递过程可分为四个特征阶段 ... Read More
在电子设备向高集成度、高功率密度发展的趋势下，散热问题已成为制约设备性能、可靠性与寿命的核心因素。音响产品的功率较大，其散热受限于体积小、空间密闭，与外界换热速率低，且设计需考虑振音、防水、表面温度限制、成本、交付周期等难点，故本研究综合考虑以上因素主要通过板级及系统的均衡设计，运用仿真技术，对产品的散热进行优化。 板级散热的核心目标是减少元器件到 PCB 及散热结构的热阻，避免局部热量积聚，将热量高效传导至系统级散热结构（如散热器、外壳）。其优化方法围绕 PCB 设计、元器件布局与封装、热界面材料（TIM）三大核心展开。 系统级散热关注 “热量从 PCB 到外部环境” ... Read More
新能源汽车电池热失控特征极大关系着电池的安全边界，本文通过建立单体NCM电池的一维产气反应动力学耦合三维传热几何仿真模型，对电池热失控期间的温度，膨胀力特征进行分析。在COMSOL Multiphysics中先依据电池尺寸建立电池三维几何模型，电池结构为长方体热源，不额外考虑电池极耳的发热功率，将电池视作导热系数各向同性的集总热模型，之后在几何模型的基础上建立一维副反应动力学模型，利用偏微分方程接口模块实现实现电池热失控副反应产热量的计算，最后利用固体传热模块完成电池温度与产热的耦合，并输出相对应的膨胀力数值。通过完成验证的热失控模型，针对热滥用情况中的SOC ... Read More
在新能源汽车中应用GaN表贴器件能够极大提升车载电源的功率密度，提高生产效率，而汽车中高温、高湿、高压的极端应用环境对器件所使用的环氧塑封料提出了更高的防潮耐温要求。本文首先基于菲克扩散定律，采用吸湿试验与COMSOL有限元仿真相结合的办法，对两种常用环氧塑封料的吸湿扩散特征进行了研究，得到相关的湿气扩散特征参数；然后利用COMSOL中的稀物质传递、固体传热、固体力学等模块，对TOLL外形塑封器件在湿热环境中的湿气扩散行为及湿热应力分布进行了模拟；最后基于实际应用，分别对两款环氧塑封料塑封的GaN TOLL器件进行了MSL以及HAST可靠性验证。研究结果表明 ... Read More
某卫星运行于深空DRO轨道（Distant Retrograde Orbit，远距离逆行轨道），星上科学载荷软X射线成像望远镜（Soft X-ray Imaging telescope, SXI）由铅玻璃编码板匹配大面积CMOS组成，CMOS需工作在-30℃低温环境。由于SXI视场较大、CMOS功耗较高，且DRO轨道热环境复杂，为保障SXI长期工作的稳定性和可靠性，本文设计了多种热控方案，并采用数值模拟方法建立了热物理模型，对比分析了不同安装方式、有无热管和散热板、以及不同热控涂层措施下的SXI温度场，确定了SXI与卫星舱板隔热安装 ... Read More
Abstract 摘要 阳极键合是MEMS制造中常用的键合工艺技术，广泛应用于晶圆级封装。然而，键合过程中存在温度变化，而键合材料的CTE差异是引起热应力的主要原因，热应力过大会造成晶圆变形、裂纹及键合失效，从而影响器件可靠性和热性能指标（如热滞性、热重复性等）。本文采用通用COMSOL仿真软件，系统分析晶圆在键合工艺过程中产生的热应力分布，并探索工艺参数优化策略。 基于实际工艺条件，建立了三维多物理场模型，耦合热传导、结构力学和电化学模块，模拟键合过程中产生的温度场和应力场演变。本文考虑了晶圆与玻璃材料的物理属性，玻璃厚度、键合面积等对压膜温度、应力分布的影响。 ... Read More