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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为深入探究材料属性对电弧等离子体热力学特性的影响，本研究以反应烧结碳化硅（RB-SiC）陶瓷为研究对象，基于 COMSOL Multiphysics 建立了耦合电流、磁场、层流及流体传热的磁流体动力学模型，并与304不锈钢进行对比分析。该模型综合考虑了电流、磁场与流场之间的能量转换，以及等离子体对电极与工件的热量传递，能够较为准确地描述电弧等离子体特性。结果表明，相较于304不锈钢，RB-SiC 等离子体具有更高的温度和热通量，但由于其极高的导热系数，工件在击穿后能迅速达到热平衡，且最终温度显著低于不锈钢。同时，RB-SiC 的等离子体最高温度位置不随脉宽变化 ... Read More
高温超导磁悬浮轴承是超导磁悬浮系统的重要应用之一。在高温超导悬浮系统的数值计算过程中，描述超导体和永磁体的相对运动是一个相对复杂的问题。针对这一问题，我们利用COMSOL Multiphysics ®软件，对永磁域和超导域分别求解磁标势和磁场强度，然后再耦合处理。求解磁标势的区域可以方便地使用非连续性网格来保证物理场的连续性，从而有效解决超导体和永磁体相对运动的问题，并且针对复杂的结构也能够方便建模，快速求解。本文针对某径向型高温超导磁悬浮轴承进行了计算，能够得到与实验较为吻合的数值结果，验证了方法的有效性，这对超导磁悬浮轴承的设计、优化及特性研究具有一定的工程意义。 ... Read More
晶粒细化可有效减少金属凝固组织内部缺陷、提升产品质量。在钢铁冶金领域，通过脉冲磁场干预金属凝固过程以促使凝固组织发生细化是一类常见的手段。近年来人们针对脉冲磁场细晶机制提出诸多机理，为了揭示哪种或哪些机理起主要作用，有必要对脉冲磁场作用下金属熔体内部电磁效应进行研究。本文利用COMSOL Multiphysics中的磁场、流场（k-ε）和动网格技术，对模铸和连铸条件下脉冲磁场在圆柱形金属熔体内产生的磁场、感应电流、电磁力和流场进行仿真模拟研究。研究揭示了电磁场随时间演变规律，以及熔体在电磁力作用下的流动规律。研究表明磁场主要以竖直分量为主 ... Read More
使用COMSOL APP开发工具，我们可以方便的将已有的模型进行拓展。非仿真工程师可以不用花费大量的时间去学习软件的使用、仿真的原理，也不用花费大量时间去调整模型、寻找错误，只需要使用已经整合的COMSOL APP，进行建的的模型导入和参数设置即可快速的完成仿真。 磁路仿真作为扬声器仿真的第一步，其优化的程度直接影响扬声器性能。使用COMOSL AC/DC模块可以方便的进行磁路优化仿真，但是对于初学者来说独立完成仿真建模需要花费大量时间。使用COMSOL APP开发器，我将磁路仿真、BL（x）仿真和后续的音圈参数仿真整合到一起，保证仿真精度的同时 ... Read More
设计了一种新型的介质激光波荡器。该设计的核心是一个周期性的介质结构，其两侧形成一个真空通道。通过引入两束特定波长的相向传播的平面激光波，在该真空通道内激励并产生一个相位同步的周期性电磁场。主要难点在于如何设计介质结构，使其在激光作用下，能够最大化提供偏转作用的横向电场Ey，同时必须将其他方向的场分量（如纵向场 Ez和加速场 Ex）对电子束的影响降至最低。 利用 COMSOL 求解了在两束相向传播的激光照射下，该周期性结构内部真空通道中的电磁场分布。通过仿真，验证即是否能成功在通道中心产生期望的周期性横向偏转电场，直观地展示电场沿不同方向的变化规律，从而评估波荡器的性能 ... 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
高温超导磁悬浮现象自发现以来,以其独特的无源自稳定优势被广泛应用于超导轴承、飞轮储能和轨道交通等领域。随着高速磁悬浮应用的发展和需求，关于高温超导磁悬浮在动态运行下的悬浮特性研究变得尤为重要。本文借助COMSOL Multiphysics软件，耦合AC/DC模块和传热模块，基于磁场强度H法和非线性幂指数E-J关系，建立了悬浮于环形永磁轨道上方的高温超导块材三维实体模型。通过设置轨道的上下振动来模拟超导块材高速运行下受到的轨道不平顺带来的交变磁场的影响。仿真以高温超导块材磁-热-力耦合特性为切入点，研究了在变化外磁场下超导块材悬浮性能及其内部温度变化情况 ... Read More
全超导飞轮储能系统利用高温超块体和永磁体之间的磁耦合，表现出优异的自稳定钉扎悬浮性能，在强电应用方面具有广阔的前景。在本文中，我们基于COMSOL Multiphysics，使用H-φ方程结合移动网格建立了全超导飞轮储能系统中推力型和轴颈型轴承的电磁-热-力三维模型。然后，我们提出了不同的Halbach排列方案来增强永磁转子的磁通密度并增强磁耦合。研究了超导轴承的悬浮力、弛豫特性、电磁瞬态分布和温度特性。结果表明，在轴向零场冷却（ZFC）条件下，永磁转子的优化方案可以显着提高推力型轴承的最大悬浮力和悬浮力刚度，分别是4.0倍和2.3倍，轴颈型轴承的最大悬浮力可以提高5 ... Read More
当高温超导体内部出现温升时，其临界电流密度会发生改变。为探索这种温度效应对高温超导磁悬浮的影响，本文利用COMSOL软件，结合AC/DC 模块及传热模块，建立了悬浮于永磁轨道上方的高温超导块材二维实体模型，以磁轨的小幅振动模拟轨道不平顺。模型基于非连续性超导体E-J磁通流动与蠕动电磁本构关系，考虑不同温度-临界电流密度Jc(T)关系表达式，研究了高温超导块材在磁场不平顺激扰下的磁-热-力动态行为特性。并探究了不同Jc(T)关系对仿真模型求解效率及收敛性的影响。该工作将为高温超导磁悬浮磁-热效应及能量损耗问题的研究提供一定的仿真手段。 Read More
为防止动力电芯在大电流充放电时发生热失控，一般会在正负极连接片上进行局部减薄及打孔，从而形成一个容易熔断的区域，我们称为熔断器。当大电流通过焊印流入连接片，由于截面减小在熔断器区域将会产生较大的局部电流，从而使结构温度急剧升高，造成材料熔断，从而形成断路来保护电芯。 这一过程可通过COMSOL中的电磁热耦合模型进行仿真，考虑部件的散热条件、熔点、熔化潜热，通过仿真的结构最高温度与材料的熔点温度与熔化潜热换算温度之和做对比，从而判断材料是否会发生熔断以及通电多长时间发生熔断。对标了实际熔断器的熔断时间之后可以对熔断器的几何结构进行优化，可以设计出更加合理的熔断器。 Read More