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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随着城市用电量的逐年增加，单相变压器连续运行时的损耗发热严重制约了其发展和应用。高温发热会加速绝缘老化和缩短设备使用寿命，甚至导致一系列故障问题，降低设备的可靠性。该问题涉及电-磁-热多物理场耦合，心损耗温升的准确计算至关重要，为此本文基于硅钢片磁化特性的测量数据，考虑铁心磁特性受应力影响，采用 COMSOL Multiphysics 多物理场仿真软件，通过 AC/DC 模块、固体力学模块和传热模块对单相变压器铁心的磁场、应力、损耗和温升分布进行研究。首先施加激励得到铁心磁场及损耗密度分布，最后将损耗值作为温度场的热源，进而计算铁心的温升分布 ... Read More
储氢合金的PCT曲线和氢化动力学性能是描述合金储氢性能的重要标准，目前对合金的PCT曲线测试一般采用体积法，对合金氢化反应动力学的研究一般采用等容差压法。但在实际生产过程中，储氢合金通常是在恒定氢气流速的情况下工作的，所以研究合金在恒定氢气流速条件下的吸氢动力学性能很有必要。与实验相比，采用数值模拟预报合金的吸放氢性能节省了大量的时间和成本，具有突出优势。目前金属Pd及其合金被广泛应用于储氢及氢气纯化等领域，我们通过COMSOL软件建模，构建Pd吸氢热力学与动力学特性模型，选用传热、流体流动、域常微分等物理场模块建立了Pd在恒定氢气流速下吸氢动力学的计算模型 ... Read More
确保电池模组的温度均匀性是电池热管理系统设计中的重要工作。本文设计了一种具有不同电池分布策略的锂离子圆柱电池模块，以提高其均匀性。建立了3维传热—1维电化学耦合有限元模型，对电池模块的布置进行了分析和优化。基于等差数列和等比数列来排列电池的间隔。发现在电池之间改变间隔的布置是改善电池模组内电芯均匀性的有效方式，尤其是等差数列布置。电池模块的最大温差随着初始间距的增加而减小。电池初始间距达到5.5mm时，电池模块的最大温差可降低13％，最大电压差可降至2.5 mV。具有等差数列布置的电池模块内部的温度和放电的均匀性优于等比数列布置 ... Read More
现在 COMSOL Multiphysics® 中对时域问题的处理大多数通过离散时间来处理，比如微波炉中加热一杯水，杯壁由两半不同介电常数的玻璃组成，杯子在托盘带动下旋转，对杯子中的水进行受热分析。传统的解法是将要分析的过程离散为一定步长的时间点，每算完一个时间点将杯子旋转一定的角度，然后在求解器中设置此次计算结果作为下一个时间点的初值。如果时间步长足够短，便可以模拟水的受热情况。这种做法的不足之处是需要调用 MATLAB 联合求解，计算时间较长。而且还有一个问题是在不同的时间点，由于场分布不同，杯子的位置不同，COMSOL 中剖分的网格应该是不同的 ... Read More
本文以实际生活中常见的4种屋顶形状的建筑为研究对象，使用COMSOL MULTIPHYCIS 5.3a软件构建了一个二维数值模型，模拟了等高上斜屋顶、下斜屋顶、三角形屋顶、平屋顶筑物屋顶形状对街区峡谷高宽比W/H=1的城市街道峡谷流场以及温度分布影响，同时该模型加载了太阳辐射模块，考虑了建筑表面对表面的辐射效应，模拟了不同太阳辐射角下城市街道峡谷的风速以及温度分布.结果表明等高建筑物下，在不同辐射角度下峡谷内温度分布不同，但背风面容易发生热量的累积，而下斜屋顶更有利于城市街道峡谷的扩散，上斜屋顶更加容易导致热量的累积。这可以为城市规划师和设计师提供了一些建议与想法 ... Read More
硅通孔在实现高级集成系统中起着至关重要的作用，但是其发展受到多物理场耦合效应的极大阻碍。硅通孔的多物理场耦合过程非常复杂，热场分布、电磁场分布及结构分布是相关联、相互作用的。针对硅通孔的多物理场耦合问题，本文开展了硅通孔多物理场仿真分析研究。结合国内外在硅通孔多物理场本质研究的基础上，从多物理场耦合理论出发，建立单个硅通孔的多物理场分析模型。通过运用 COMSOL Multiphysics 软件进行建模如图 1，在稳态下选择相应的焦耳热和热膨胀接口进行仿真如图 2，经影响分析确定了硅通孔的一些结构参数，如二氧化硅隔层厚度取 0.8um，硅基质厚度取 5.5um ... 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
微波作为信息和能量的载体具有同等重要的应用价值，利用微波对物质产生的物理化学效应进行能量传递及转换已经在化学领域有了积极的应用。从 1986 年 R.N. Gedye 等人首次使用微波促进化学反应使其反应速率提高 1240 倍以来，有越来越多的微波和化学领域的科学家对相关问题进行了研究，并出现了一门新兴学科“微波化学”。微波化学作为研究微波能的一个方面是研究微波与化学反应体系相互作用的一个新兴学科。由于当前人们对微波加快化学反应的研究还非常肤浅，微波在大规模应用中并未发挥出其应有的巨大优势，微波化学进一步发展面临着巨大的挑战和机遇 ... Read More
由于能源紧缺和环境污染的问题，电动汽车在近二十年来得到了快速迅猛的发展。动力电池作为电动汽车最为核心的部件之一，将影响到电动汽车未来的发展方向。如果能够对电池进行合理的建模与仿真，将会对电池的研究、设计和使用具有很好的指导意义。为了配合车用BMS算法开发，需要不同荷电态（SOC）、温度、脉冲时间下的内阻、极限电流/功率的MAP等数据。而MAP数据量过大，手动逐点仿真工作量太大，同时，极限电流/功率等需要查找，手动操作复杂。通过COMSOL与MATLAB联合仿真技术自动化获取数据，可以提高计算精度，减少人为测试量，减少开发成本。 ... Read More
建筑发生火灾时玻璃受热破裂发生脱落行为对于火灾的发展有显著的影响。玻璃暴露区域热膨胀使得遮蔽区域受到拉应力直至发生破裂。而后，玻璃发生脱落，形成新的通风口加速火蔓延。本文采用 COMSOL 有限元的方法建立了风载荷作用下火灾中玻璃的三维物理模型，使用 Coulomb-Mohr 判据来判断玻璃是否发生破裂，研究了玻璃发生首次破裂时间和应力场分布，模拟结果与实验结果的首次破裂时间的相对误差小于 3%。本研究也为建筑防火和结构抗火提供理论基础和技术支撑。 Read More