Technical Papers and Presentations

带有防腐层的金属管道被广泛应用到油气输送，金属管道表面缺陷的存在会对管道运行产生安全隐患，如何检测防腐层下金属表面缺陷一直是无损检测领域的难题；本文设计了一种基于电容成像技术的新型电容成像探头（图1），利用该探头对不同深度的表面缺陷进行线扫描研究，并搭建电容成像实验装置（图2）进行实验研究，最后对比分析仿真结果（图3）与实验结果（图4）。 计算方法：通过 COMSOL Multiphysics® 软件的 AC/DC 模块，利用背对背三角形电容成像探头对不同深度的表面缺陷进行线扫描。求电容值仿真中用到了“静电（es）”接口，涉及到了基本的电磁学方程。 结果 ... Read More

复合型电磁轨道发射装置是轨道型电磁发射器研究的一个重要方向，复合型轨道是对轨道的内表面添加保护层，由于电磁轨道在发射时存在复杂的热量变换，轨道表面材料在吸收这些热量之后会发生脱落、气化甚至是电离等现象。为减弱在发射过程中的烧蚀现象，在轨道的表面添加保护层，使轨道内表面材料具有强的耐热性能，并且强度、韧性较好。运用 COMSOL Multiphysics® 软件仿真模拟复合轨道在发射过程中的温度、电流、应力和应变的变化。 Read More

利用高压电容器对单匝线圈放电是产生脉冲强磁场的技术之一，其电路模型简单，可以等效成RLC串联电路，但过程复杂，涉及电磁学、力学、热学、等离子体科学等众多学科。本文分析了其具体过程，并利用 COMSOL Multiphysics® 仿真平台进行了模拟，建立了二维和三维单匝线圈模型，重点研究了线圈的动态特性对磁场分布的影响，并对比了其结果和模型准确性；然后，讨论了线圈的尺寸和所产生磁场的关系；最后通过实验验证了仿真模型的准确性，为今后的相关科学研究奠定了基础。 Read More

随着电力工业的快速发展，母线板作为汇集、分配和传送电能的装置，广泛应用于各个电工领域。由于流过母线板的电流一般较大，其温升发热问题不容忽视。该问题涉及电磁场、温度场、流场及位移场等多个物理场的综合。为了更好地研究其发热散热问题，本文采用 COMSOL Multiphysics® 多物理场直接耦合分析软件，基于有限元理论，在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上，对母线板进行三维建模。分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析，电—热—流耦合场分析，从而研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小。最后加入层流，分析在考虑气流冷却效应时 ... Read More

摘要：在太空高能带电粒子作用下，航天器上存在绝缘介质深层充电的危险。介质内沉积电荷导致局部出现强电场（达到107V/m），有可能造成介质击穿放电。一方面，充电过程与介质电导率密切相关，而电导率受温度影响显著，另一方面，介质中的通电导体发热会影响介质的局部温度，于是有必要综合考虑介质中电场与热场的耦合变化过程。对此，我们建立了考虑电场与热场耦合变化的介质深层充电模型，并采用 COMSOL Multiphysics® 软件，实现了数值求解。结果表明，在一定的空间辐射环境下，考虑热场是十分重要的，热导率会对充电结果产生不可忽视的影响 ... Read More

引言：微波干燥过程涉及多物理场的耦合，物理过程十分复杂。不仅有被加热物质的形态改变，还有气态、液态和固态三相的相互作用。为了更清楚地理解微波干燥过程，本模型将电磁场、多相流和物理变形用相应的方程耦合到一起建模分析，并用相应的物理参数表征微波干燥过程。（图1） COMSOL Multiphysics® 的使用：借鉴微波加热接口土豆模型，添加气体和固体传热接口以及自定义方程，用方程和参数实现多物理场耦合。实验模型中，干燥物为土豆，且被视为多孔弹性介质。物质变形用相应的矩阵来表征。 结果：在仿真结果的基础上，利用家用微波炉干燥土豆，设计实验 ... Read More

利用惯性力学和电磁学，研究了一个金属小车沿着磁铁铺就的轨道做减速直线运动。其中，小车也可以看成是携带等量的磁铁剩磁，且沿着铁磁轨道减速运动。通过赋予小车一个初速度，例如100 m/s，然后再根据实际情况、赋予它一个特征密度，即小车有了一定的质量。当认为小车沿水平方向的轨道减速运动，忽略重力、空气阻力等其他一些影响因素时，小车将只受电磁的洛伦兹力的作用，而逐渐减速到零。 利用最新版的 COMSOL Multiphysics®，建模过程中，主要用到了“磁场和电场(mef)”和“全局常微分和微分代数方程(ge)”接口，涉及到的动力学和电磁学方程为 dv/dt=F/m ... Read More

汽车、飞行器、舰船、高速列车等工程装备中，振动和噪声问题会严重影响装备可靠性、安全性、使用寿命和人员的健康。因此，减振降噪需求迫切，相关技术和研究也得到了前所未有的重视。 国防科技大学振动与噪声控制研究团队从2003年开始，致力于基于人工周期结构理论的弹性波传播特性、调控机理及其应用探索研究。将物理学领域中声子晶体、声学超材料等人工周期结构中的新概念与工程减振降噪应用相结合，设计研发了多种声波控制器件与结构。 COMSOL Multiphysics® 声学模块的丰富接口及其处理多物理场耦合问题的强大功能 ... Read More

目前，脉冲磁体广泛采用导体绕组和加固材料分层交替绕制的工艺（内部层间加固），以提高磁体的整体结构强度。磁体在长期的放电工作过程中，反复经历强电磁力的作用，导体材料（一般为纯铜、铜基合金以及铜基复合材料）在重复的加卸载过程中存在着塑性应变的累积效应，即棘轮效应。导体材料塑性应变的逐渐累积，导致了磁体不可逆电感值的不断增加。因此，磁体的不可逆电感变化可表征磁体内部的整体变形情况，可用于脉冲磁体的疲劳失效预测。 本文基于 COMSOL Multiphysics® 5.1 软件，对脉冲磁体的放电过程建立了电路、电磁场、温度场及结构场的二维轴对称全耦合模型 ... Read More

斜井和水平井中阵列感应响应特性研究是测井数据正确解释的基础。在斜井和水平井中，井轨迹可能以任意角度进出水平地层，阵列感应测井响应计算是复杂的三维电磁场数值计算。基于 COMSOL Multiphysics® 软件的 AD/DC 模块开发完成斜井和水平井中的阵列感应响应三维数值计算方法。详细计算分析水平井和斜井中井位置、目的层厚、目的层电导率、围岩电导率以及目的层与围岩电导率对比度对阵列感应测井响应的影响。结果表明，水平井的阵列感应测井响应特性取决于层厚、电导率对比度、子阵列间距、仪器距层界面距离等多种因素。当层厚大于仪器分层厚度时，水平井响应与直井响应接近 ... Read More