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See How Multiphysics Simulation Is Used in Research and Development

Engineers, researchers, and scientists across industries use multiphysics simulation to research and develop innovative product designs and processes. Find inspiration in technical papers and presentations they have presented at the COMSOL Conference. Browse the selection below or use the Quick Search tool to find a specific presentation or filter by application area.

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Multiphysicsx

不同Jc(T)关系的高温超导磁悬浮动态磁-热-力行为仿真研究

洪叶 [1], 郑珺 [2],
[1] 西南交通大学，成都市，四川省，中国
[2] 西南交通大学

当高温超导体内部出现温升时，其临界电流密度会发生改变。为探索这种温度效应对高温超导磁悬浮的影响，本文利用COMSOL软件，结合AC/DC 模块及传热模块，建立了悬浮于永磁轨道上方的高温超导块材二维实体模型，以磁轨的小幅振动模拟轨道不平顺。模型基于非连续性超导体E-J磁通流动与蠕动电磁本构关系，考虑不同温度-临界电流密度Jc(T)关系表达式，研究了高温超导块材在磁场不平顺激扰下的磁-热-力动态行为特性。并探究了不同Jc(T)关系对仿真模型求解效率及收敛性的影响。该工作将为高温超导磁悬浮磁-热效应及能量损耗问题的研究提供一定的仿真手段。 Read More

基于COMSOL的棒状燃料元件热-力耦合行为分析

齐飞鹏 [1], 刘振海 [1], 李文杰 [1],
[1] 中国核动力研究设计院成都市四川省中国

反应堆内固有的多物理场环境使得核燃料的堆内行为演化十分复杂，除了传统的热、力学现象外，反应堆内中子辐照场对核燃料性能演化具有至关重要的作用，主要体现在：1）中子辐照将引起材料内部发生显著的微结构演化，这一方面将影响燃料及包壳材料的热物理性能，另一方面，材料微结构演化将引起特殊的宏观变形现象，例如辐照肿胀、辐照生长等；2）核素裂变产生的难溶性或易挥发性裂变产物在燃料基质内积累、扩散、聚集并最终释放进入气腔引起的裂变气体释放现象。为了准确预测反应堆内燃料元件的热、力及辐照性能演化，本文基于多物理场耦合分析平台COMSOL，搭建了棒状燃料热-力-辐照耦合性能分析工具 ... Read More

Numerical simulation of a hybrid refrigerator combining GM gas expansion with magnetic refrigeration

郭小惠 [1], 李珂 [1], 戴巍 [1], 高新强 [1], 沈俊 [1],
[1] 中国科学院理化技术研究所，北京

Abstract: Gifford-McMahon (GM) refrigerator based on gas expansion effect can provide a cooling temperature below 4.2 K, which is widely used to cool superconducting magnets for applications such as magnetic resonance imaging and to provide low temperature environment for condensed ... Read More

高斯光作用下纳米颗粒微液滴内的Marangoni对流

喻泽雄 [1], 崔海航 [1], 王雷磊 [1], 刘哲 [1],
[1] 西安建筑科技大学

光中包含着巨大的能量，光能的利用一直是研究的热点。基于半导体纳米颗粒的吸光特性（如二氧化钛、氧化锌、四氧化三铁等），我们首先通过实验研究了在光强具有高斯分布的激发光作用下，微液滴内悬浮纳米颗粒的受迫运动，发现在液滴内产生了~mm/s的对称涡流，表明这一方法是在粘性主导的微流动下形成高速流动的有效手段。机理分析表明，这一光与液滴相互作用问题的物理机制为非均匀光热效应(温度梯度~1000K/m)及其所诱导的Marangoni对流，是一个包含光、热、物质与流体双向作用、界面张力梯度的复杂多物理场耦合流动问题。为了模拟这一实验现象，我们在COMSOL ... Read More

Numerical simulation of a magnetic refrigerator with an improved valve-system design

李珂 [1], 郭小惠 [1], 李振兴 [1], 沈俊 [1], 戴巍 [1],
[1] 中国科学院理化技术研究所

Vapor-compression technology has been the dominant refrigeration technology for decades, due to its scalability, relatively compact size, high reliability, and other attributes. However, the refrigerants used in vapor-compression equipment have detrimental effects on the global ... Read More

电场指纹法的多点蚀数值仿真研究

李焰 [1], 姚万鹏 [1], 陈梦瑶 [1], 孙佳钰 [1], 梁莹 [1],
[1] 中国石油大学（华东）

管道运输在现代运输业中占有相当重要的地位，是石油、天然气远距离运输最主要的手段。为保障管道的长期安全运行、降低其腐蚀失效的风险，对其进行有效的腐蚀检测势在必行。电场指纹法（Field Signature Method，FSM）作为一种新型的无损检测技术，拥有适用范围广、监测精度高、使用寿命长等优势，安全性、敏感性和灵活性都比大多数非破坏性监测手段好，近年来在油气田及石油炼厂等领域有大量应用。但在电场指纹法中，对于局部腐蚀尤其是各种类型的点蚀的精确检测一直是腐蚀检测中的难点。本文应用了COMSOL软件的AC/DC模块进行数值模拟 ... Read More

空间堆多节热离子转换器性能分析研究

叶天舟 [1],
[1] 西安交通大学、西安、陕西、中国

空间堆中的热离子转换器（TEC）由于在将核反应堆中产生的热能向机械能转换的过程中不需要中间步骤，相比于布雷顿循环等动态转换方式更紧凑、质量更轻且无声，同时又比温差电转换等其他静态转换方式效率较高。由于热离子反应堆的实验研究和测试是一项复杂而昂贵的工作，因此需要通过仿真模拟对热离子转换器进行性能分析及优化设计，并对未来的实验设计提供依据。本文使用COMSOL®软件对多节串联热离子转换器实验装置进行了温度、力学和热电转换的耦合计算，采用2维轴对称几何建模，核反应热源通过电加热模拟，热阱采用共轭传热模拟。相比单节热离子转换器 ... Read More

无线电能传输线圈温升计算

宋佳祥 [1], 安慧林 [1], 李艳红 [2], 张超 [2], 李孝凯 [1], 赵欣哲 [1], 刘国强 [1],
[1] 中国科学院电工研究所，北京，中国；中国科学院大学，北京，中国
[2] 中国科学院电工研究所，北京，中国；

无线电能传输技术在电力、能源和汽车等领域得到了越来越广泛的关注与应用。目前随着电力和电子产品功能的完善与升级，对电能功率的需求日益增强，无线电能传输技术为匹配这些需求，正朝着大功率和远距离的趋势发展。但是功率的加大，线圈损耗功率往往也随之增大，线圈损耗造成的线圈温升，线圈的温升会带来系统绝缘老化和系统性能降低等一系列问题，因此无线电能传输技术线圈温升的计算与预测对于无线电能传输系统设计有着非常重要的意义。本文以COMSOL Multiphysics 仿真计算平台为基础，使用AC/DC模块、固体和流体传热和层流模块搭建无线电能传输有限元计算模型，AC ... Read More

低温条件对锂离子电池充电过程中正极液相扩散极化的影响

袁子贺 [1], 李文华 [1], 范文奕 [1], 焦志鹏 [1], 邵方旭 [1],
[1] 河北工业大学

锂离子电池的充电性能受环境温度影响较大，低温条件下充电极化电压升高充电容量下降的问题一直限制了锂离子电池的发展。本文以电化学反应动力学、质量守恒、电荷守恒和能量守恒为理论基础，利用COMSOL软件建立基于LiFePO4/石墨锂离子电池的电化学-热耦合瞬态计算模型，研究了-5℃、-10℃、-15℃三个低温条件下，锂离子电池充电过程中端电压和正极液相扩散极化电压随SOC的变化规律，并进一步通过提出表征这种极化的变量Pdpe，定量分析了低温条件对正极液相扩散极化的影响，最后通过电解质盐浓度和电解质电流密度分析极化变化的原因 ... Read More

高温堆加热除湿试验升温过程研究

沈凯跃 [1], 郑伟 [1], 银华强 [1], 何学东 [1], 马涛 [1], 马晓珑 [2],
[1] 清华大学核能与新能源技术研究院
[2] 西安热工研究院有限公司

高温气冷堆中使用了大量的碳素材料，作为多孔材料，碳素材料含有一定水分等杂质。为了减小反应堆高温运行条件下的堆内材料腐蚀，高温堆在初装堆和事故后需要对一回路进行严格的加热除湿操作。目前一回路加热除湿主要是依靠主氦风机旋转，将动能转换为热能来提升温度。本文将采取另外一种方案，在蒸汽发生器处增加外加热源来加热一回路工质。基于大型商用软件COMSOL Multiphysics建立高温堆内一回路加热的流动传热模型，对两种加热方案的一回路升温过程作数值分析，为高温堆加热除湿方案的选择提供有益的指导。本文中使用的物理场为传热——共轭传热——湍流，多物理场耦合为非等温流动。 Read More

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