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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SiC逆变模块以其高效能、高开关频率及良好的热稳定性，成为提升电动车辆动力性能和热管理效率的理想选择。如何在加速爬坡、重载运输等极端运行工况下确保功率模块的有效散热，同时严格限制寄生电感的提高，成为当前SiC逆变模块封装设计亟待解决的技术难题。本研究使用COMSOL 6.0构建了车规级半桥模块的多物理场耦合模型，采用了传热模块、AC/DC模块，重点研究了模块端子和芯片布局优化对散热性能的影响以及寄生电感抑制策略。建立三维半桥模型，集成SiC芯片、覆铜陶瓷基板、散热器等主要组件，瞬态分析模块的温度分布和变化规律，并计算功率回路的寄生电感。以热阻最小化为目标 ... 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
采用有限元方法建立了4H-SiC单晶生长过程热弹性应力和位错滑移的数值模型，考虑了晶体直径、生长温度和离轴生长的影响。利用COMSOL Multiphysics软件的固体传热和热辐射物理场，计算了晶体生长炉内二维轴对称全局温度场，将计算得到的晶体二维温度分布通过软件转化为三维温度分布。基于固体力学和数学模块的域微分方程物理场进行了三维各向异性热应力和位错密度的计算。通过软件定义了位错滑移平面的法向量和滑移方向，计算得到了沿基平面和棱柱面滑移方向的分解剪切应力。通过在软件中建立旋转坐标系来考虑籽晶离轴角对晶体生长的影响，通过参数化计算实现了不同离轴角情况下的对比 ... Read More
研究基于自主研发并已投入运行的超高纯氪氙分离低温精馏系统的实验数据，在 COMSOLMultiphysics 软件利用非等温流动和多孔介质中的稀物质传递模块建立极低浓度下波纹规整填料PACK-13C 的 REU 模型，利用化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气液物性，通过Delft模型计算得到气液间传质系数，利用传质通量边界和边界热源模拟气液界面上的传质传热现象，分析气液两相传热传质特性，研究极低浓度(<e-7 mol/mol)下的气液传质过程，并通过改变填料几何结构进行优化分析。 模拟结果显示REU模型能较为准确地表征填料液膜上的浓度变化 ... Read More
为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据，本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型，采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式，验证了所获取参数的精确性，并通过参数辨识的方式考虑了bruggman系数，反应速率常数和固相扩散系数对动力电池充放电性能和温度的影响，将对标锂电池的电压、温度误差范围控制在3%以内。 采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics建立一维电化学-三维热耦合模型，基于逆向拆解参数对单体电池的电压、温度进行对标工作，并基于此模型完成参数辨识，探究不同的电化学参数对电池性能的影响 ... 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
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
研究内容及难点：基于SARAX程序和COMSOL软件联合仿真建立了一套确定论核热耦合方法，能够模拟核反应堆中的核-热-氢扩散耦合过程，实现金属氢化物反应堆功率、温度场及氢浓度的计算。研究难点在于SARAX程序与COMSOL软件之间的数据传输以及网格映射。 在comsol中的仿真：主要针对金属氢化物反应堆进行传热以及氢扩散计算。 结果：金属氢化物中的氢会从温度高的地方向温度低的地方发生迁移，进而改变反应堆的功率分布及有效增值因子。 Read More
本研究以Pandax-20T超高纯氙除氡低温精馏塔大冷量回收系统换热器为对象，旨在解决液氙冷箱和再沸器内对冷热量的需求，即将再沸器内液氙汽化吸热产生的冷量通过R14节流制冷循环提供给液氙冷箱内，实现其中氙气液化（22 kW的冷量），再沸器中则产生20.6 kW的热量用于精馏汽化。在有限的空间内，为满足再沸器液氙中换热器及冷凝器气氙中换热器管路的相变换热需求，优化换热管路传热设计，避免再沸器中液膜及冷凝器中气泡形成热阻对换热的影响，本研究提出了异形弯管换热器的设计方案，以提高空间利用率、扩大管路间距并避免液膜和气泡的形成。为了验证设计方案的可行性 ... Read More
超声辅助解冻作为一种有前景的技术，可加速冷冻食品的回温过程，并一定程度地减少质量下降。本研究使用COMSOL Multiphysics对超声辅助回温冷冻猪肉的非稳态过程进行模拟并验证，以研究直接接触式超声回温过程中热和质量传递行为。建立了压力声学-生物传热耦合模型，以描述超声波在食品基质中的传播，同时考虑了超声能量吸收、热产生和热传导。超声辅助回温时猪肉中心温度模拟值和实验值相对误差为3.4%，证明该模型能较好地模拟回温过程；与4℃低温回温相比，接触式超声辅助回温可缩短83.72%的回温时间，表明直接接触式超声回温可以实现更快的温度上升、更短的回温时间 ... Read More