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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考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... Read More
面对当前磷矿资源短缺、水体富营养化污染严重、农业源磷排放量大的问题,采用自主研发的ESR-101氮磷回收电化学反应器以鸟粪石结晶沉淀的形式资源化回收废水中的氮磷。而其中pH是影响鸟粪石结晶沉淀的重要指示剂。为了探究反应器中pH动态变化规律过程，利用COMSOL Multiphysics中电化学模块一次电流分布、稀物质传递和化学等多物理场接口，在不同电流和流速影响条件下，模拟反应器流道中pH的动态变化规律。仿真结果表明：过高或过低的电流和流量均不利于pH的调控和反应的进行。pH过高容易形成其它的沉淀，不利于鸟粪石的形成；而pH过低会使得形成鸟粪石的条件不充分。因此 ... Read More
铁芯电抗器具有损耗小、噪音低、维护简单、电抗值线性度好、设计寿命长等优点,得到了越来越广泛的应用。但由于电抗器通风散热不良，导致运行中不同程度的局部过热，造成匝间短路、烧损，甚至引起火灾，严重影响电抗器的安全运行。该问题涉及电-磁-热-流体多物理场耦合，电抗器正常运行时电阻损耗和涡流损耗构成主要热源。本文采用COMSOL Multiphysics®多物理场仿真软件，通过AC/DC模块、传热模块、流体模块对铁芯电抗器的电路、磁场、损耗和温升空间分布进行研究。首先施加激励分别得到铁芯、线圈的磁场及损耗密度分布，然后将铁芯及线圈的损耗值添加为插值，作为流场 ... Read More
当前普遍应用空调均是通过调控整个房间的温度来控制环境，因此难以解决人与人之间热需求不同的问题。由此新兴的个人通风系统通过仅针对性地调节人体周围的微环境来达到节能和使人体热舒适的双重目的。本研究即是通过COMSOL模拟来探究不同的顶板风口入风条件对于其正下方的坐姿人体热舒适程度的影响，从而对今后智能空调的设计提供一种思路。 在COMSOL软件中，一个人体模型以差集的形式被设置于一个443(m)的房间中，房间顶板正中心设置一个圆环形状的入风口，在房间一侧面的底部设置了一个狭长出风口。模型采用了流体传热和Realizable k-e两个模块，基于房间的对称性 ... Read More
地下煤层自燃过程涉及多孔煤介质中地质效应、氧输运与流动、能量输运等复杂的相互作用。以往的研究通常忽略了煤的自热对气体和煤膨胀等热机效应的影响，并没有在模拟中充分实现这些复杂的相互作用。本文建立了煤的力学变形、气体流动与输运、热力输运的全耦合模型，并通过一系列煤的性质模型和状态方程，定义了它们之间复杂的相互作用。这些包括(1)煤的孔隙度模型;(2)煤的渗透性模型;(3)气体状态方程;(4)自热模型。 将该模型应用comsol数值模拟软件对东滩煤矿地下巷道自燃时间和位置进行解算，结果与现场实测结果吻合较好。进一步，通过本模型与其它模型的对比结果发现 ... Read More
三自由度永磁球形电动机（PMSM）是一种能够完成空间三自由度运动的结构特殊的球形电动机。电机转子体上共有4层每层10个极性交叉放置的钕铁硼永磁体，定子体上2层每层12个通电线圈，附图展示了PMSM的结构设计。 本仿真利用COMSOL软件中的AD/DC模块和多体动力学模块对PMSM进行了磁场分析、结构优化、转矩测试。 主要工作包括以下几个方面： （1）转子永磁体磁场与定子通电线圈的磁场耦合而产生电磁转矩。利用AC/DC模块对整个球形电机进行磁场仿真并分析，在此基础上对永磁体进行优化。 （2）永磁体的结构参数和结构形式会对转矩特性产生影响 ... Read More
在航空发动机中，涡轮转子的工作条件十分苛刻。涡轮盘是涡轮转子的承力主要部件，长时间工作在高转速、高温、高负荷的恶劣环境下。随着航空发动机整体性能需求的不断提升，在涡轮进口温度（Turbine Inlet Temperature, TIT）将超过2000K，传统的实心高压涡轮盘的设计转速已经达到极限，亟需进行技术突破。Cairo等人最早提出了一种新型的空心涡轮盘，将冷却气体引入涡轮盘内部进行冷却，在减重的同时，进一步突破了涡轮盘的破裂速度（极限）。但是其降低了从压气机进入高压涡轮盘的冷却气体的压力，容易造成燃气倒灌，从而发生危险。肋板可以增加换热面积，具有导向作用 ... Read More
掌握工作面动态推进下长壁采空区煤自燃过程的演变规律，是有效遏制井下采空区火灾的关键。采空区煤自热过程涉及到气体与固体煤之间一系列复杂的相互作用，以及煤层开采引起的采空区渗透率的动态演化。本文建立了固体煤与气体之间的气体组分流动与输运、以及传热过程的瞬态耦合模型，定量研究了煤在采空区环境下自热演化过程。采用comsol 对某矿采空区温度场、气体运移场以及多组分气体浓度进行了数值模拟，模拟结果与某矿的采空区监测温度和氧气浓度参数相吻合。采用验证后的模型对工作面通风量、通风阻力、工作面推进速度等敏感性参数进行数值模拟研究。结果表明:(1 ... Read More
污泥电解脱水（SED）是污泥减量化处理和资源化回收前的有效方法之一，而电解污泥脱水过程中温度会持续变化，且温度对脱水关键性能参数有很大影响。为了理解和预测电解污泥脱水过程中温度分布和变化过程，利用Comsol Multiphysics软件中一次电流分布和固体传热接口模拟了SED过程中污泥泥饼的温度分布和变化过程。在一次电流分部接口设置中，总电流数据采用实验所得数据的插值函数，电极界面符合塔菲尔定律。在固体传热接口中，热源采用一次电流分布单项耦合电磁热源。为了方便实验数据验证仿真效果，在仿真中采用温度探针，获取与实验热电偶实测点相同位置的温度变化过程。仿真结果显示 ... Read More
微波化学反应的研究，一般要求实验装置要具有尺寸小、工作频带等特点，基于这种要求，近年来一种同轴式的微波反应器应运而生。本文基于COMSOL Multiphysics® 软件，对两种不同结构的同轴式微波反应器进行对比分析。结构主体是由外导体和内导体形成的同轴腔体，内外导体由金属材料构成可承受一定的高压反应。反应器一端为短路面，另一端结构一填充了截锥形聚四氟乙烯插件，结构二为填充了一定厚度的柱形聚四氟乙烯。我们建立了两种结构的二维轴对称模型，通过电磁波-频域接口、层流接口以及流体传热接口对其进行模拟计算，探究不同介质下反应器的加热效果。数值仿真结果如图2、图3、图4所示 ... Read More