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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我们分别使用一个 2D 等离子体射流模型和一个 1D 放电模型来研究了脉冲等离子体射流中 OH 自由基的产生机理。对处于空气环境下的等离子体射流，我们发现产生 OH 自由基的反应主要有 H2O 的电子碰撞电离，H2O+ 的电子中和以及 H2O 被 O（1D）分解。其中 H2O 的电子碰撞电离所占比例最大。工作气体中额外的 N2，O2，空气和 H2O 使得管外的 OH 自由基密度有了少量提升，这也是由Penning电离产生的更多的电子引起的。另一方面，所增加的 O2 和 H2O 也大大增加了管内 OH 的密度，这分别是由于O（1D）浓度和 H2O 浓度的上升。在脉冲关闭时 ... Read More
新能源汽车电池液冷板的设计优化对提升电池性能和保障安全至关重要，本研究基于拓扑优化设计，设计提出拓扑结构、矩形/梯形结构和复合结构的液冷板。为探究四种液冷板的散热性能，以电池模组为研究对象，以传统的并联矩阵形液冷板为对比，利用COMSOL内置材料模块定义液冷板材料，通过几何、传热模块和化学物质传递模块添加物理场，耦合接口的设置中流体流动为层流，传热方式位固体和流体传热。在依次完成网格划分和独立性分析后，对其进行CFD仿真实验。结果显示拓扑结构模组的冷却能力和电池均匀性最好。同时对以上四种液冷板进行加工制作进行实验，仿真与实验数据最高温度差不超过2.1K ... Read More
在半导体增材制备的过程中，磁控溅射，使用电离的氩离子轰击靶材形成等离子气团，进而扩散转移到晶圆表面是一种常见的增材加工工艺。许多的MEMS应用和先进封装技术中常会通过偏转靶材和衬底的相对夹角进行溅射镀膜，从而形成特殊的台阶覆盖。传统来说，上述过程的工艺仿真（TCAD）往往是以变形网格耦合定向的靶材通量实现镀膜形貌的仿真；然而，变形网格的方法难以仿真封闭微腔（不连通的新域）形成，定向的靶材流体通量忽略了镀材的扩散运动在背向镀膜侧的镀材沉积。 使用COMSOL Multiphysics，我们提出了一种求解等离子体/稀释气体的流体场通量 ... Read More
气体传感器在公共安全、环境监测等领域得到了广泛的应用。其中，电离气体传感器因其响应速度快、灵敏度高等优点而受到青睐。然而，电离气体传感器的应用面临着降低工作电压和减小器件尺寸等要求。因此，微纳尺度下的电离气体传感器的研究日益受到关注。本文利用COMSOL 的等离子体模块对大气压下微纳尺度针-板结构的负直流电晕放电的电学特性和放电等离子体特性进行了建模仿真。研究了电极结构、环境因素等对微纳尺度下负电晕放电发展过程和特性的影响。所得结论对微尺度电离气体传感器的优化设计具有一定的参考意义。 Read More
锂离子电池的安全长寿命运行离不开高效的热管理系统，其中浸没式液冷热管理系统的散热功率较大同时能实现电池组较高的温度一致性，是目前极具发展潜力的热管理方式。本研究利用COMSOL Multiphysics软件中的固体与流体传热模块和电池中的集总电池模块，并结合非等温流动和电化学热两个热多物理场，建立了浸没式液冷热管理系统的仿真模型，综合比较了三种浸没式液冷方式的散热能力，进一步通过COMSOL中的参数化扫描等功能研究探究了出入口位置、电池间距、冷却液热特性对浸没式液冷散热特性的影响。结果分析中采用了COMSOL丰富的后处理功能 ... Read More
工业级电解水制氢槽中存在的“气泡效应”是造成电制氢效率降低的关键因素之一。“气泡效应”是指分别于阳极和阴极产生的氧气和氢气覆盖在催化层表面并阻碍电解液与催化剂接触的现象，该现象导致电极的有效反应面积降低，进而降低了电流密度和制氢效率。为此，需要对电解槽流道内的气液两相流进行建模仿真。 工业级电解槽大多采用乳突型电极板，以实现流场的相对均匀分布。团队利用COMSOL Multiphysics软件中的双欧拉模型仿真了该流道内的气液两相流场，包括电解液的流速场和气相体积分数分布。仿真结果还验证了乳突型电极板的局部凸起和凹陷对气泡效应的改善作用 ... Read More
钙钛矿纳米晶的合成通常是使用间歇式搅拌系统进行（将前驱液滴加入反溶剂甲苯）。宏观间歇式反应器在高耗能的同时，并不能保证制备的纳米晶的尺寸均匀可控，实验的重复性也不好。而微流体具有高效的传质传热特性，以及良好的可操纵性。同时体系反应体积的急剧下降使得反应过程的不确定性大大降低。这样保证所有晶体拥有相同的成核和生长环境。所以使用微反应器制备的纳米晶的尺寸均匀可控。由结晶动力学可知，结晶过程的溶液过饱和度以及晶核周围的速度场分布对产物晶体有影响。所以我们使用COMSOL软件对比了微反应器和间歇式反应器运行时的体系的速度场和浓度场的分布情况。以达到调控产物晶体的质量的目的。 Read More
泄洪闸室结构具备挡水和泄水两重主要功能的水工建筑物，工作中因水位变幅较大，加之泄流振动的水流动水压力不断突变，尤其水工闸门的启闭过程所形成的缝隙流对闸室结构产生严重危害。为此，以大藤峡深孔泄洪闸室为研究对象，研究其结构应力应变特征。首先对COMSOL流固耦合有限元与PSO-BP神经网络两种方法进行重构形成研究方法，针对大流量泄洪闸室泄流振动条件的结构应力应变研究重构后的方法可以发挥两种方法的优势；然后以COMSOL开展闸室泄流水体与闸室结构的流固耦合有限元模拟，获得泄流激励条件下坝身振动特征与应力变形规律；随后构建PSO-BP神经网络分析模型，分别开展了创建网络结构 ... Read More
随着大规模集成电路的发展，大尺寸电子级直拉单晶硅的需求与日俱增，而硅片尺寸增大的同时，氧相关缺陷带来的问题更加凸显。硅片中的氧相关缺陷有利有弊，因此直拉法生长单晶硅中的氧含量控制十分重要。本文基于COMSOL Multiphysics对12英寸电子级直拉单晶硅生长过程进行数值模拟分析，研究直拉单晶硅在不同凝固阶段下，晶体与熔体中氧浓度的变化，并计算出不同凝固阶段下氧在晶体和熔体两相中的浓度分布。通过考虑水冷屏，增加固液界面处的温度梯度，进而根据Voronkov理论计算出晶体中微缺陷区与“完美晶体区”。基于该模型，比较不同直径的坩埚对生长12寸直拉单晶硅的影响。结果表明 ... Read More
本文主要围绕微波连续流反应器内电磁热特性的影响因素进行分析，以分层物料温升效果为指标探究波导旋转、物料种类、腔体材料和壁面厚度的影响。其中的难点在于：1.微波穿透深度低且介质均质性，微波加热过程中容易产生热点，并可能发生热失控[1，2]。此外，微波加热是一个复杂的过程，其中所涉及材料的介电性能取决于温度[3-5]。3.在工业应用中动态加热过程中存在能量利用率低、加热均匀性差等问题仍需解决。为了克服这些缺点，已经进行了几次努力来改进微波反应器[6-10]。 使用COMSOL Multiphysics软件，将电磁场、层流和温度场进行耦合，采用多物理场仿真方法 ... Read More