Technical Papers and Presentations

陷落柱、断层、煤层变薄带在煤矿开采过程中是常见的地质异常体，往往伴随着突水、瓦斯突出等事故的发生，给煤矿生产和建设带来重大的安全隐患。利用COMSOL软件，设计地质模型，模型尺寸1000m×500m，自上而下共分为三层，其中上岩层240m，中间煤层20m，下岩层240m；煤层中设有煤层变薄带、断层，以及穿透煤层的陷落柱。模拟过程中利用声学模块中的压力声学，瞬态接口，模型的上下左右都采用平面波辐射条件（除炮点），减小边界反射效应；在模型的左上方位置设置一个炮点，激发信号为频率100KHz的高斯脉冲，设置法向加速度条件。自由三角形网格剖分，计算得到二维绘图组 ... Read More

近年来，随着智能手机的普及和移动通讯技术的不断升级，对高频高性能SAW器件的需求也出现了激增之势。由于具有高的声速，包含金刚石的多层膜结构SAW器件成为了人们研究的热点。多层膜结构除了要具有高的相速度和大的机电耦合系数外，还需要IDT具有大的反射系数来设计低损耗和小尺寸的SAW器件 ，而电极厚度是影响反射系数的重要因素。本文利用COMSOL中的压电设备模块研究了ZnO/金刚石结构中Rayleigh波的m1和m2模式在最大机电耦合系数处的电极效应。仿真了ZnO/金刚石结构单端谐振器声表面波器件，计算了不同电极厚度下SAW的相速度、机电耦合系数和反射系数 ... Read More

针对非铁磁金属板的缺陷检测问题，进行了电磁超声无损检测技术的数值模拟及实验研究。电磁超声换能器工作机理复杂，已有的仿真大多是针对发射过程，并且被测体不含缺陷。本研究采用 COMSOL 软件建立了超声发射、电磁超声换能器接收的二维有限元模型，对被测体有无缺陷时线圈接收到的电压信号进行仿真分析。根据发射频率和超声导波的频散特性，设计并制作了回折形线圈，然后研究了线圈导体尺寸以及线圈提离对电磁超声换能器性能的影响，并对有无缺陷的铝板进行了实验研究。结果表明：仿真中线圈接收到的电压信号能够反映缺陷的位置，实验结果与仿真结果相吻合。 Read More

磁感应层析成像因为具有非侵入，无辐射，装置便携以及低成本等特点在医学成像领域受到了广泛的关注。这一技术基于电磁感应原理，可以实现对生物组织的非接触测量。此外，由于磁场可以穿透低电导率的颅骨，使其对颅内出血的检测成为可能。本文旨在通过comsol仿真验证这一技术在颅内出血检测中的可行性，首先，基于真实人体头部的MRI图像在comsol中构建了人体头部的三维解剖模型。并设计了一种能够减小主磁场影响的平面式局部传感器阵列结构，并构建了它的几何模型。然后利用comsol中的AC/DC磁场模块完成了传感器阵列中线圈参数的设置。最后通过频域仿真分析 ... Read More

作为智能家居的控制中心，智能音箱融合了人工智能、语音识别、大数据和云计算等诸多先进技术。但是，音箱还是其最基本的属性，发出悦耳的声音还是智能音箱最基本也是最重要的技术指标之一。智能音箱火爆全球，它给电声产业带来千载难逢的机遇和挑战。基于COMSOL®软件仿真一款Hobby HIFI经典开口式音箱的低频声场。扬声器磁路和振动系统的等效电路模型在“电路”接口中建立，可计算出活塞辐射面上的加速度；使用“压力声学，频域”和“压力声学，边界元”接口可分析得出音箱内部和外部的声场分布，它同时考虑了箱体的结构振动和声场的耦合作用，使得声场仿真结果更加准确 ... Read More

传统声表面波（SAW）滤波器技术存在Q值低（＜1000）和频率随工作温度漂移的特性，已经难以满足频段越来越拥挤的5G时代射频终端对滤波器的要求，因此，传统的SAW滤波器必须向具备高频率-温度稳定性的温度补偿型SAW（TC-SAW）滤波器发展。鉴于SiO2层与压电层具有相反温度弹性的特性，且该工艺比另一种键合温补方法简单、成本低，是目前国内外声表厂家广泛采用的一种温补方式。 对该种TC-SAW谐振器进行COMSOL建模仿真，研究SiO2层、指条层厚度对SAW波导的影响，以及材料参数和结构尺寸与SAW滤波器频率温度系数（TCF）及机电耦合系数之间的关系 ... Read More

拓扑光子晶体由其独特的边缘态和单向导波特性而备受关注。研究者发现可利用旋磁材料的磁场响应打破时间反演对称性来实现光子晶体中的拓扑边缘态。这促使我们研究旋磁散射体的散射现象并探索对拓扑光子绝缘体能带结构进行建模的有效方法。本文中，我们比较宽带格林函数方法（Broadband Green’s function）与COMSOL中有限元方法在处理这一问题中的应用。 宽带格林函数方法通过将面积分方程转化成一个特征值问题来研究光子晶体中周期排布的散射体对电磁波的散射行为。宽带格林函数是对周期格林函数的一种有效表征方式 ... Read More

手性等离激元纳米结构被广泛研究并用于生物监测、分析化学和负折射率介质方面。在该结构中直接耦合的机制已经在相关研究中被发现。我们提出由金膜分隔两个金纳米棒(TNMF)的结构(图1)，并发现了间接耦合机制。 在 COMSOL Multiphysics® 中，射频电磁波，频域接口用于求解正弦时变电磁场分布，选此接口计算 TNMF 结构的光学响应。插值函数用来设置金的折射率；设置边界条件模拟周期性结构阵列。结果可通过端口2对端口1的响应获得，并可查看每个数据点的电场、电荷等分布。应用程序库中射频模块的“Plasmonic wire grating ... Read More

本文基于热传导方程，采用COMSOL有限元模拟软件中的固体传热接口研究TC4钛合金在进行飞秒激光表面扫描过程中的温度场变化。模拟采用控制变量法，通过改变不同的加工参数（脉冲能量、重复频率、扫描速度等）模拟飞秒激光加工对TC4钛合金表面瞬时最高温度的变化的影响。模拟结果表明，在多脉冲飞秒激光照射下，单个脉冲能量越高，热积累的平衡温度越高；脉冲重复频率越高，表面接受总能量越多，热积累平衡温度越高；扫描速度可以影响热积累的平衡，改善材料因表面最高温度过高而发生的氧化或熔化等不良现象。模型的模拟结果与经过验证的基于Matlab软件的数值模型的模拟实验结果相近 ... Read More

越来越多的旅客喜欢选择高铁动车组出行，这就引起了电磁场对健康不利影响的关注。本工作的目的是为了评估高速动车组满载乘客时，由动力电缆产生的电磁辐射对乘客健康的安全评估。基于CRH5 模型，利用有限元软件构建了一个包含真实车厢、两组动力电缆和84名乘客的电磁模型。本文计算了车厢内、乘客体内和体表的感应电场和感应磁场分布。结果显示：车窗上的感应电场和感应磁场大于乘客体内和体表的感应电场和感应磁场，车窗上的感应磁场最大值为2627.10 uT，远大于INCIRP导则的相关标准；本文提取的84名乘客大脑组织中的感应电场和感应磁场的最大值 ... Read More