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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在页岩或致密储层油气开发过程中，水力压裂技术得到了广泛引用。在传统的油藏数值模拟中，裂缝参数如导流能力等一般是给定值，而在低渗致密储层实际开发过程中，受铺砂浓度等影响，压裂裂缝只有部分发挥增产效果，可以称之为有效裂缝。 考虑铺砂浓度随裂缝长度的变化关系，基于COMSOL地下水模块和裂隙流模块，建立了致密砂岩储层压裂开发渗流数值模型。模型通过对达西定律模型进行修改，以考虑启动压力梯度对渗流规律的影响。同时针对致密储层的两种裂缝形态：经典长缝和网状体积缝，分别进行了有效缝长和有效改造体积的定量分析与评价。 本文从铺砂造缝，储层特性，生产制度等方面进行影响因素分析 ... Read More
随着能源紧张、油价攀升，环境污染严重，利用可再生绿色能源又成为不懈努力的方向。槽式太阳能热发电技术具有兼容性强、对电网冲击小、性价比高、发电成本低、可存储可调度等特点，近年来得到了迅猛发展，其核心部件为高温太阳能真空集热管，如图1所示。本研究利用 COMSOL Multiphysics® 针对真空集热管真实工况下的动态过程开展研究，并在此基础上开展集热管结构的优化设计。 由图 1 可知：集热管在电站中服役工况下，槽面会聚的太阳光主要集中于集热管下半面，上半面接收的会聚太阳光较少；导热工质自吸收管一端进入，接收会聚太阳光辐照能量，从吸收管另一端流出，流入→流出过程中 ... Read More
在 COMSOL Multiphysics® 中建立了平板膜组件模型，利用自由—多孔介质流和稀物质传递接口，通过对硅颗粒粒径和料液流速等操作参数及相互约束关系的设置，考察对渗透通量、膜表面处浓度等的影响，对硅颗粒悬浮液平板膜过滤中的浓差极化过程和膜组件的工作性能进行全面的仿真分析。并利用 COMSOL 中的函数、参数化扫描等后处理方式，实现了对仿真结果的可视化输出。仿真结果与实验数据较为一致，仿真模型可以作为真实设备的有效补充。 Read More
采用有限元模拟软件 COMSOL Multiphysics® 对液封直拉法（LEC）生长锑化镓（GaSb）晶体的物理过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转与坩埚旋转工艺对 GaSb 固-液界面形貌的影响。模拟结果表明，晶体旋转与坩埚旋转工艺将导致强烈的熔体强制对流，并进一步影响固液相变物理过程。上述工艺将分别具有促使凸向熔体的固液界面曲率减小和增大的作用，且同等转速条件下，坩埚旋转对固液界面形貌影响更大。基于上述模拟结果优化了实验中坩埚转速、晶体转速参数，最终获得了近似“平面”形貌的固液界面，由此获得了低位错密度的 GaSb 单晶。 Read More
石油开采过程中，油田广泛采用多分支水平井技术以提高产量，因此研究多分支水平井对油气井产能的影响具有重要意义。本文应用达西定律接口，建立不同井眼几何尺寸的多分支水平井二维模型，分别计算产量。并且应用 COMSOL App 开发器，建立了多分支水平井 APP，可以方便非专业人士的使用。计算结果表明：（1）侧向井段长度对多分支水平井产能影响显著，侧向井段越长，产量越高；（2）侧向井段与主井眼夹角，在 25°~ 55° 时，产能较大，角度为 15° 时产能较小，同时夹角对产能的影响随开采时间逐渐增大。建议生产过程中，适当增加水平井对应的侧向井的长度，进而获得更多的油气资源 ... Read More
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
基于电化学-热耦合模型，模拟了常温条件下 LiFePO4 /Graphite 锂离子电池的放电过程，并对电池内部正负电极各个位置的电化学反应速度演化规律进行了模拟计算研究。结果表明：放电过程中电极各处的反应速率不同，且是动态变化的。 Electrochemical Thermal Model Based Research for Electrochemical Performance of Lithium Ion Batteries Jia Ming, Tang Yiwei, Cheng Yun, Du Shuanglong, Li Jie (School of ... Read More
改进拉链式压裂技术是将拉链式压裂和交替压裂相结合，第2口井中产生的裂缝处于第1口井产生的两条裂缝之间，具有更大的应力干扰作用范围，储层改造体积更大。在开采过程中，两口井裂缝区域存在缝间干扰，明确裂缝干扰区域的渗流场及基质、裂缝间地层压力变化规律十分重要，对压裂施工中压裂位置的优化具有重要意义。 忽略储层厚度及温度的影响，采用二维模型，建立了页岩基质，天然裂缝，人工裂缝的多重介质渗流耦合模型，描述了页岩气生产过程中的页岩气流动状态。改进拉链式压裂井模型如图1，地层为300m×400m的矩形区域，人工主裂缝间距50m，井筒近似为直线，二者差集为图1的模型 ... Read More
人体的组织和器官处于正常与病变状态的电导率存在差异，通过组织电学特性的改变有望早期发现生理、病理异常，为疾病早期诊断提供数据支持。磁声电成像是一种新兴的电学成像方法，置于静磁场和声场中的目标体受到洛伦兹力的作用，而产生电荷分离，进而在目标体中形成随超声传播而变化的电流分布，通过电极或线圈检测实现信号的测量，进一步实现电特性成像。在进行电特性成像过程中，电流密度的分布对于磁声电成像系统的设计意义重大。 本文以COMSOL Multiphysics 仿真计算平台为基础，使用声学、结构力学、AC/DC模块搭建磁声电成像有限元计算模型，声学模块用于计算声场分布 ... Read More
车载动力锂离子电池通常采用层叠式结构来提高电池容量，减小体积。层叠式结构的电池通常将正负极耳布置于电池顶端，这种布置方式导致电池沿平面方向温度分布不均。为研究电池温度变化与分布特征，以10Ah磷酸铁锂电池为研究对象，通过耦合质量、电荷、能量及电化学动力学方程，建立了三维分层电化学-热耦合模型。仿真结果表明，在放电过程中，极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度，且在正极极耳处电流密度值最大，温升最高，放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同，放电前期，靠近极耳区域的温升速率较大，远离极耳处温升速率较小；随着放电过程的深入 ... Read More