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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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
污泥电解脱水（SED）是污泥减量化处理和资源化回收前的有效方法之一，而电解污泥脱水过程中温度会持续变化，且温度对脱水关键性能参数有很大影响。为了理解和预测电解污泥脱水过程中温度分布和变化过程，利用Comsol Multiphysics软件中一次电流分布和固体传热接口模拟了SED过程中污泥泥饼的温度分布和变化过程。在一次电流分部接口设置中，总电流数据采用实验所得数据的插值函数，电极界面符合塔菲尔定律。在固体传热接口中，热源采用一次电流分布单项耦合电磁热源。为了方便实验数据验证仿真效果，在仿真中采用温度探针，获取与实验热电偶实测点相同位置的温度变化过程。仿真结果显示 ... Read More
温度对扬声器的影响体现在性能和可靠性两个方面。当散热不良、温度过高，可能导致音圈散圈、磁路脱胶、退磁等一系列问题，影响扬声器性能。温度过高还可能造成盆架等不耐温材料的形态改变，导致外观变形甚至破坏。 该模型求解的是扬声器零部件之间的热传导，以及空气的对流问题。通过建模仿真，可以得到功率实验时扬声器音圈、磁路和盆架的温度分布和温升曲线。经过验证，该模型得到的仿真结果与实测结果吻合较好。这对于评估扬声器材料耐温能力和功率实验风险有很好的指导意义。 此模型需要“CFD模块”、“传热模块”和COMSOL Multiphysics®。 The effect of ... Read More
随着碳纤维增强复合材料(CFRP)在航空等领域的应用规模逐渐扩大，其低电导率带来的雷击风险得到广泛关注，CFRP雷击防护设计已成为研究热点，而雷电环境多理场仿真技术也在CFRP雷击防护设计中逐步发挥作用。目前，针对含雷击防护（如铺设防雷金属网）的CFRP平板结构雷击直接效应仿真研究已有一定成果，但是，对于铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构的雷击仿真鲜有研究。 本研究以铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构为研究对象，借助COMSOL Multiphysics重点分析了连接结构遭受雷击时的电-热多物理场效应。 ... Read More
铁芯电抗器具有损耗小、噪音低、维护简单、电抗值线性度好、设计寿命长等优点,得到了越来越广泛的应用。但由于电抗器通风散热不良，导致运行中不同程度的局部过热，造成匝间短路、烧损，甚至引起火灾，严重影响电抗器的安全运行。该问题涉及电-磁-热-流体多物理场耦合，电抗器正常运行时电阻损耗和涡流损耗构成主要热源。本文采用COMSOL Multiphysics®多物理场仿真软件，通过AC/DC模块、传热模块、流体模块对铁芯电抗器的电路、磁场、损耗和温升空间分布进行研究。首先施加激励分别得到铁芯、线圈的磁场及损耗密度分布，然后将铁芯及线圈的损耗值添加为插值，作为流场 ... Read More
运用COMSOL Multiphysics 5.4软件锂离子电池接口建立18650圆柱电池全三维模型。首先，拆解18650电池，对电池内部结构有一个详细的了解，为建模做好准备。建模前应确定各部分材料及几何尺寸，18650电池几何尺寸为直径18mm,高度65mm。确定正负极层及隔膜的高度；确定涂层材料、相应的克容量、材料压实密度以及活性物质的比例，计算得出涂层厚度。正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔，选取铝箔、铜箔以及隔膜的厚度，计算出正极层、负极层、以及两层隔膜的厚度和，进而计算得出卷绕层数。运用各几何参数在COMSOL软件中建立电池的全三维模型结构如图1所示 ... Read More
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
微波加热技术现已广泛应用于岩石工程和地下工程等领域，例如岩石粉碎、非常规油气开采等领域。国内外学者也对此进行了大量的研究，但是微波破岩机理尚不明确，特别是微波照射下不同矿物成分相互作用机理不明确。微波破岩是一个电磁-热-力相互耦合过程。本项研究借助于COMSOL的RF模块、固体力学模块、固体传热模块及COMSOL with Matlab。建立了不同尺度的数值计算模型。在大尺寸模型中揭示了微波照射时间与温度的关系，并与试验结果对比。在小尺度模型中，研究微波照射下不同矿物的破坏机理，相关研究成果已撰写一篇SCI论文（审稿中）。 Read More
海上石油泄漏不仅造成资源的浪费，还长期威胁着脆弱的生态系统。然而浮油具有面积大、油层薄、粘度大的特点，难以采用传统的技术和材料来有效地处理。作者利用石墨烯海绵疏水亲油、导电的特点，设计了一种原位加热的方法，有效地较低了原油的粘度，增大了油在海棉里的扩散系数，在解决快速吸附高粘度原油这一世界性难题方面取得了突破性进展。 在这个研究工作中，作者发现很难在实验上获得此方法的能量消耗情况，为了回答这个问题，作者应用 COMSOL® 软件，模拟了石墨烯海绵加热吸油的热传导过程。运用电流模块，模拟石墨烯泡沫通电加热升温的过程，用热传导模块模拟热量通过石墨烯泡沫传递到油、水 ... Read More
TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... Read More