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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电晕放电是高电压技术的应用方向之一,它广泛应用于生物医学、水污染处理、纳米材料制造、静电除尘、材料表面改性以及新型人工降雨等领域。 电晕放电的数值模拟研究开始于四十年前，而在近十几年得到了迅猛发展。其最大的难点在于机理上具有高度的非线性、空间上存在多尺度等问题，这对于数值模拟研究来说是个很大的困难。时至今日，在相对较大的空间尺度仍未出现较为精确的仿真方法与模型。本文利用电流连续性原理，并结合经验公式，提出一种具有自洽性以及工程实用性的简化模型，大大提高了电晕放电计算的效率，节约计算内存以及计算时间，其结果也具有工程指导意义。 本文使用 COMSOL 的静电模块以及 ... Read More
通讯作者：衡益，邮箱：hengyi@mail.sysu.edu.cn 热传导反问题已广泛应用于如航空航天工程、机械加工、化学工程、冶金等工程领域。数学不适定性使其很难快速稳定求解。我们近年来进行了一系列相关研究[1-5]。与传统的基于优化的方法不同，本工作针对薄板上三维瞬态热传导反问题，即通过薄板加热面上的温度测量信息估算上表面的瞬态热流分布，提出了两步直接法。基本思路是通过重构Dirichlet边界条件将该反问题转化为易于求解的正问题，以获得近似解。此外，我们提出了基于后验误差的时空自适应网格细化离散策略进一步提高计算效率。本工作采用COMSOL ... Read More
激光熔凝通常被作为材料表面的最终处理工艺，然而激光熔凝处理后，材料表面容易出现高低起伏的波纹，降低了其表面质量。因此，为了在激光熔凝处理后获得平整的表面，同时降低后续机加工所需的成本和时间，本文提出了利用稳态磁场抑制激光所致熔池运动的方法。以固液相变统一模型为基础，建立了考虑热传导、流体运动、相变及电磁场作用的多物理场耦合2D瞬态仿真模型，将洛仑兹力以体积力形式添加到动量方程源项中，并利用移动网格（ALE）的方法在模型中计算了熔池表面的运动形态 ... Read More
通过COMSOL 内置的AC/DC模块可以模拟铁磁材料在磁场下的行为，如磁滞回线等。该方法通过求解麦克斯韦方程组来对材料的宏观磁性性质进行刻画。然而若要仿真磁性材料内微观或介观层面上磁矩的动力学行为，则需要使用到微磁学模型（micromagnetics），即求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程（LLG方程）。微磁学模型假设磁性材料的磁性由若干个模长守恒的等效磁矩构成，由于交换相互作用、磁偶极相互作用、磁晶各向异性等各种相互作用的存在，我们可以仿真磁性材料内的微观磁结构，如磁畴壁、磁涡旋以及具有拓扑性质的磁斯格明子等 ... Read More
作为一项重要的材料表面处理技术，抛光直接影响着材料表面粗糙度等表面质量评价参数。随着微纳技术和精密制造的发展，工业应用中对材料表面粗糙度的要求越来越高，对抛光技术的综合要求也随之越来越高。然而，一些传统抛光方法的弊端日益凸显，无法再满足工业需要。激光抛光作为一种非接触式抛光技术，避免了传统抛光技术的磨痕，作用区域可控，可以对选定的区域进行局部抛光，也可以对复杂结构、机械不可达或难接近结构进行抛光。本文基于传热学和流体力学的基础理论，利用多物理场耦合有限元软件 COMSOL Multiphysics®，建立激光抛光过程的热-流-自由液面变形有限元模型，分析了表面张力和 ... Read More
目前广泛使用延性金属网作为碳纤维增强复合材料（CFRP）的雷击直接效应防护手段。在防护设计中，为了在加强防护效果和减轻部件重量之间取得最优设计，需要研究被防护部件铺设不同规格延性金属网时的电流和温度分布。但延性金属网的网格尺寸与被防护部件尺寸之间的存在巨大差异，精细建模时需要大量计算资源。本文对延性金属网建立一体化的雷击热损伤等效模型，推导出等效模型所需要的电导率、热容、导热系数、密度等参数，并将等效模型计算结果与试验结果进行对比。对比结果表明：本文所用的等效仿真方法可以有效反映各规格金属网的烧蚀程度，铺设金属网能提供有效的雷击直接效应防护 ... Read More
1）网格剖分 利用COMSOL Multiphysics4.4软件对模型进行网格划分。采用结构化网格对冻存管单独扫掠操作，样本域固定单元数为20，管帽和管内空气域固定单元数为5，其余部件采用自由四面体的剖分方法。网格大小按普通物理场超细化处理，最大单元尺寸均不超过1cm。为保证计算精确度，对冻存管管壁网格局部加密。 2）边界条件 (1) 空气域。冷台外部空气初温为25℃（298.15K），设定空气外壁面绝热，不与外界换热。 (2) 冻存管。将管壁设置为薄层边界，管内样本（水）设置为相变材料，相变起始温度0℃（273.15K），相变区间10K。 (3) 导冷部件 ... Read More
随着城市地铁规模的不断发展，冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用。为了得到郑州地铁3号线联络通道冻结壁厚度达到2m时的合理的冷媒温度和冻结时间，了解开挖隧道对地层稳定性的影响。首先基于非饱和土渗流理论和能量守恒原理，考虑冰水相变对温度场的影响，建立了非饱和土水热耦合控制方程；然后基于热力学和热弹性力学理论，建立考虑相变过程的热力耦合控制方程；最后采用COMSOL有限元中的PED模块和固体力学模块实现温度场、水分场和位移场的三场耦合。分别设置冷媒温度为-20℃、-25℃、-30℃和-35℃，分析冻结过程中地层温度场的分布及发展规律，研究人工冻结过程中冻胀量的变化规律 ... 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
随着人类日常活动对制冷需求的不断增加，传统散热系统不仅消耗大量的能量，而且产生过多的废热和CO2的排放。外太空作为温度只有3K的冷源，热量通过大气透明窗口可以产生显著的辐射散热，特别是在白天仍然可以实现零能耗的降温。白天辐射制冷功率Pcool (Tr )可以写成： Pcool (Tr )=Prad (Tr )-Patm (Tatm )-Psun-Pnonrad Prad (Tr )是材料辐射的能量，Patm (Tatm )是材料吸收大气辐射的能量，Psun是材料吸收太阳光的能量，Pnonrad是材料与环境通过传导对流交换的能量。 为实现高效的制冷功率 ... Read More