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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本工作提出一种双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器来克服现有大规模连续流微波加热的局限性。基于隐函数、水平集和任意拉格朗日-欧拉公式（ALE）的算法，建立了一个关于微波加热、化学反应工程和流体搅拌流动的综合模型，通过流动连续性一致对使速度连续。在此模型中甲醇和油酸的摩尔比为6:1，以浓硫酸为催化剂，反应过程中所用的材料参数是关于反应溶液组分和温度的双变量函数。利用该模型，计算了加热过程中管道内部混合溶液温度、生成的油酸质量分数以及反应速率。 Read More
新能源是一直备受世界，例如太阳能应用大力改善我们的生活水平，提高科技的发展。然而，在传统上设计太阳能电池，我们只考虑光学设计，通过陷光结构增加光吸收，但是没有考虑电学模块的损耗，在给太阳能电池带来不便。因此，在本项工作中，我们重点研究电池传输层和空穴传输层配置的钙钛矿电池，以发现光学器件和载体设备内的动力学特性以及指导太阳能设计以获得高效率。 通过Comsol Multiphysics @软件以仿真解决电磁响应和载体动态（生成/运输/重组/收集），以及建立多种纳米结构模型，研究不同结构设计纳米结构对钙钛矿光伏电池性能的影响。 意义提高钙钛矿电池光电效率，应用在卫星 ... Read More
文章从数值模拟的角度研究了超声辅助水下湿法焊接中超声对自保护药芯焊丝产生的气泡的影响。在水下湿法药芯焊丝电弧焊接（FCAW）中，通过药芯燃烧产生的气泡来保护电弧和熔池，电弧的稳定性因此得到提高。采用了 COMSOL 两相流水平集的方法来模拟气泡，采用压力声学来模拟变幅杆振动产生的声波。在变幅杆模拟中，通过在辐射端端面上添加法向加速度，在变幅杆的表面和工件表面添加硬声场条件来形成驻波，通过改变变幅杆端面与工件上表面的距离，计算声辐射功率，从而得到超声谐振高度。在两相流中，首先模拟无超声时气泡的自由上浮过程，再通过在层流中添加体积力即声辐射力来实现声场与流场的耦合 ... Read More
三维封装技术是下一代集成电路最有潜力的发展方向。然而，由于三维封装结构的高度复杂性以及多尺度问题，若对所有细节进行建模，将会消耗巨大的计算资源，导致分析效率非常低下。例如，典型的硅通孔结构由圆柱型的金属导体以及外部包裹的一层非常薄的氧化层（微米级）所构成，使得三维封装整体结构的网格剖分非常稠密，严重影响求解效率。本文研究包含多个硅通孔的复杂结构热仿真问题。为了提高仿真效率，将含有薄氧化层的圆柱形硅通孔结构等效为不含氧化层的简化方柱结构。通过COMSOL软件的传热模块对简化方柱结构的等效热导率进行准确提取，包括水平方向和垂直方向的热导率参数。然后，基于上述等效模型 ... Read More
近年来，三维系统级封装技术逐渐成为人们的关注焦点，是下一代集成电路封装设计最有发展潜力的实现方案。然而，热管理是系统级封装技术需解决的关键问题。图1是典型的系统级封装结构，包含堆叠芯片、硅通孔、封装基板、热界面材料以及多层凸点结构。若对该结构的所有细节进行建模，将会消耗巨大的计算资源，导致分析效率非常低下。因此，本论文将封装中的硅通孔层以及凸点层等复杂结构进行等效处理，提取它们在水平和垂直方向上的等效热导率以及等效比热容、等效密度等参数。例如，在建模过程中，采用 COMSOL Multiphysics® 传热模块对硅通孔层的水平方向等效热导率进行提取，边界设置如图2所示 ... Read More
本文主要采用旋转式动态静电纺丝技术制备纳米纤维复合材料，并用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics分析纺丝过程中纺丝装置的电场分布对纳米纤维膜厚度的影响。对针头位于两个不同位置（接收板上方中间位置及边缘位置）时动态静电纺丝系统的电场分布进行了分析。在实验过程中，选用聚砜酰胺，石墨烯作为聚合物材料，N,N-二甲基乙酰胺作为溶剂，利用喷丝头运动（水平方向摆动）控制装置与旋转辊式接收装置相配合制备纳米纤维复合膜。实验结果表明，通过使用旋转式动态静电纺丝系统有效改善了纳米纤维膜的厚度均匀性。针头在两个位置时，从针头到接收辊的电场强度都出现急剧下降 ... Read More
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
虽然吸附式制冷技术在节能与环保方面具有较大的优势，但是因传热传质性能较差导致整个系统的制冷性能较低。吸附床换热器结构是影响吸附床传热传质性能的重要因素。目前，吸附床换热器影响研究很少涉及板翅式矩形管换热器。本文通过建立二维三角形板翅式吸附床传热传质模型，开展了三角形翅片板翅式吸附床性能数值分析，重点进行三角形翅片间距和吸附剂层厚度对吸附床SCP以及COP的影响。结果表明，在其他条件相同的条件下，随着翅片间距的增大和吸附剂层厚度的增加，SCP都随之降低，COP都随之增大；另外，还发现吸附床的循环时间对SCP影响更为显著， ... Read More
已有研究结果表明，利用微波加热技术可使页岩气储层中产生裂缝，促进页岩气的增产。尽管在实验和数值上进行了广泛的研究，但在当前工作中样品尺度上的加热和矿物尺度上的破裂被分别、单独表示，微观观察结果并没有得到充分的解释。此外，目前的研究方法没有充分考虑不同矿物的几何形状、尺度和应力状态之间相互作用。本项工作提出了一种研究电磁热应力耦合损伤过程的新方法。在样品尺度上对微波加热进行模拟，并在微观尺度上对由此产生的应力-损伤响应进行模拟，其中具有不同热、力学特性的矿物以薄片形式堆积，而不是像以前工作中的内部嵌套。在页岩样品中观察到一个三阶段的温度上升曲线，但不一定在所有岩石中体现 ... Read More
声波是唯一可以在海水中远距离传播的物理媒介，是探测海洋环境和资源、实现水下信息传输的重要载体。海洋声场的计算是实现上述技术的物理基础，但是海洋环境十分复杂，水文条件变幻莫测，现有的海洋声场计算模型，很难对复杂三维环境的声场精确求解。但是随着计算机性能的不断提升，有限元方法也逐步被引入海洋声场的计算中。本文首先考虑理想波导中的声场，将解析解与COMSOL计算的结果和自编有限元程序进行对比，验证有限元程序的正确性。之后利用COMSOL和半解析解求解水听器保护壳对声场的影响，最后通过调整保护壳的属性，设计出对声场影响最小的保护壳。 Read More