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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LIMCA技术是一种原位测量高温液态金属中杂质颗粒的方法。测量的原理为：在一个小孔内外设置一对电极，并且通以电流，这样可以在孔口附近形成一个电敏感区，当杂质经过电敏感区时，通过测量电压脉冲信号以检测杂质的信息。对硬质颗粒的LIMCA技术已经有了许多研究，但实际情况下有些颗粒如气泡是可变形的，这将损害LIMCA的精度。 模型使用了 COMSOL Multiphysics® 中的“层流两相流-相场”和“电磁场”模式，气泡和液态铝以相同的初始速度向相同方向运动，同时在液态导电金属中通以电流。由于流体和气泡是运动的，流动会受到洛伦兹力的影响，所以在流场中加入由电磁场计算得到的 ... Read More
冻融循环引起的破坏是季节冻土区渠道的主要病害，其发生与温度梯度和水分迁移有密切的联系。为了研究冻融循环作用下土体温度变化与水分分布，多场耦合理论应运而生。但目前存在的多场耦合模型大多采用了过多的参数，其中的一些参数甚至难以确定。因此本文基于Harlan流体动力学模型，以温度和孔隙率为变量建立了一个实用的多场耦合控制方程，然后采用COMSOL Multiphysics中的数学模块中的系数型偏微分方程（PDE）对土体温度场和水分场进行模拟，并与室内水分迁移试验进行对比，证明了该耦合模型的有效性。最后以北部引嫩工程渠道为例，建立模型试验，所得试验结果与模拟结果也是十分接近。 Read More
为了提高质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的效率、延长其寿命，水管理是必须解决的问题。由于原位观测电堆内部水传递状态难度较大，研究PEMFC机理并进行建模，以此预测电堆内部水传递状态具有重要意义。 本研究利用COMSOL Multiphysics®建立了沿质子传递方向的PEMFC一维动态机理模型。模型采用多孔介质中的多相混合物传递理论描述两相流，并对催化剂层的Schroeder’s paradox进行了数学描述。模型将PEMFC划分为阳极GDL、质子交换膜和阴极GDL三个域 ... Read More
改进拉链式压裂技术是将拉链式压裂和交替压裂相结合，第2口井中产生的裂缝处于第1口井产生的两条裂缝之间，具有更大的应力干扰作用范围，储层改造体积更大。在开采过程中，两口井裂缝区域存在缝间干扰，明确裂缝干扰区域的渗流场及基质、裂缝间地层压力变化规律十分重要，对压裂施工中压裂位置的优化具有重要意义。 忽略储层厚度及温度的影响，采用二维模型，建立了页岩基质，天然裂缝，人工裂缝的多重介质渗流耦合模型，描述了页岩气生产过程中的页岩气流动状态。改进拉链式压裂井模型如图1，地层为300m×400m的矩形区域，人工主裂缝间距50m，井筒近似为直线，二者差集为图1的模型 ... Read More
连续纤维增强金属基复合材料（Continuous Fiber Reinforcement Metal Matrix Composites）因其优异的性能而在汽车领域航空航天领域、兵器武装领域及电子及光学领域备受关注。但是，目前其制备工艺的不成熟，使得产品存在较多的空隙缺陷，对材料性能造成不良的影响，而压力浸渗制备的FRM相对致密、缺陷少而具有广阔的发展前景。本文以FRM的压力浸渗制备工艺为研究对象，利用Comsol Multiphysics软件进行二维数值模拟计算，分别研究了流体动力粘度、入口压力以及纤维排布方式等对渗流过程的影响，并判断出孔隙高频出现的区域 ... Read More
在 COMSOL Multiphysics® 中建立了平板膜组件模型，利用自由—多孔介质流和稀物质传递接口，通过对硅颗粒粒径和料液流速等操作参数及相互约束关系的设置，考察对渗透通量、膜表面处浓度等的影响，对硅颗粒悬浮液平板膜过滤中的浓差极化过程和膜组件的工作性能进行全面的仿真分析。并利用 COMSOL 中的函数、参数化扫描等后处理方式，实现了对仿真结果的可视化输出。仿真结果与实验数据较为一致，仿真模型可以作为真实设备的有效补充。 Read More
随着新能源产业的发展，社会对于储能装置的需求也越来越大。锌空气液流电池以其高能量密度、低廉的价格以及良好的安全性和稳定性引起了广泛的关注。然而，对于锌空气液流电池内部机理研究的缺乏限制了锌空气液流电池的进一步发展。这项工作通过COMSOL建立了一个三维锌空气液流电池的模型，研究了锌空气液流电池内部传输过程以及性能提升机理。模型使用了电化学模块，化学物质传递以及CFD模块。使用电化学模块中的二次电流分布耦合化学物质传递中的稀物质传递和浓物质传递来刻画电池的电化学反应和物质传递的过程。因在化学物质传递中存在对流传递项，因此 ... Read More
钴基高温合金，因其优异的高温综合性能而被广泛应用于航空发动机制造等领域，激光增材制造是制造几何形状复杂的高温合金零件的有效途径。目前，高温合金增材制造中，缺陷与组织成分的控制是关键的技术瓶颈，而这两方面的问题都与熔池中的热质传输过程密切相关，因此我们将研究的方向着眼于揭示熔池流动背后复杂的物理现象。本研究基于 COMSOL 多物理场耦合，应用 ht、tpfmm、tcs 接口，提出了适用于高温合金多组分热质传输的数值模型，研究了温度梯度G以及凝固速率R对界面围观凝固组织的影响以及钴基合金中主要成分 Fe、C、Co、Cr 的传质特性以及成分分布 ... Read More
微波作为信息和能量的载体具有同等重要的应用价值，利用微波对物质产生的物理化学效应进行能量传递及转换已经在化学领域有了积极的应用。从 1986 年 R.N. Gedye 等人首次使用微波促进化学反应使其反应速率提高 1240 倍以来，有越来越多的微波和化学领域的科学家对相关问题进行了研究，并出现了一门新兴学科“微波化学”。微波化学作为研究微波能的一个方面是研究微波与化学反应体系相互作用的一个新兴学科。由于当前人们对微波加快化学反应的研究还非常肤浅，微波在大规模应用中并未发挥出其应有的巨大优势，微波化学进一步发展面临着巨大的挑战和机遇 ... Read More
基于 Level-Set 界面跟踪方法建立了激光熔覆过程的三维瞬态数值模型，研究了瞬态熔化和凝固过程中传热传质的演化规律。该模型使用 Level-Set 方法跟踪熔池气/液界面，采用焓－多孔度（enthalpy-porosity）方法得到了固/液界面之间的糊状区，并考虑了质量添加、材料熔化/凝固、热毛细效应（Marangoni效应）、浮力效应、活性元素质量传输等对熔池流动和界面的影响。通过该模型，具体分析了质量添加、力和界面平衡条件对熔池气/液界面的影响，以及由熔池温度/浓度分布引起的热毛细效应、金属材料的熔/凝过程和熔池流动形式对熔池固/液界面的影响。结果表明 ... Read More