See How Multiphysics Simulation Is Used in Research and Development

Engineers, researchers, and scientists across industries use multiphysics simulation to research and develop innovative product designs and processes. Find inspiration in technical papers and presentations they have presented at the COMSOL Conference. Browse the selection below or use the Quick Search tool to find a specific presentation or filter by application area.


View the COMSOL Conference 2020 Collection

基于声学超材料的近场点声源亚波长分辨率显微成像模拟

韩建宁 [1],
[1] 中北大学,太原,山西,中国

所谓近场声学,是相对于远场声学而言。传统的声学理论,通常只研究远离光源或者远离物体的声场分布,一般统称为远场声学。远场声学在原理上存在着一个远场衍射极限,限制了利用远场光学原理进行显微和其它光学应用时的最小分辨尺寸和最小标记尺寸。而近场声学则研究距离光源或物体一个波长范围内的光场分布。在近场声学研究领域,远场衍射极限被打破,分辨率极限在原理上不再受到任何限制,可以无限地小,从而基于近场声学原理可以提高显微成像与其它光学应用时的光学分辨率。 声学超材料自问世之日起就受到了国内外科学家们的广泛追捧,在很多领域都可以看到其踪迹 ... Read More

COMSOL Multiphysics® 在热发电用真空集热管设计中的应用

赵旭山 [1], 郝雷 [1], 蒋利军 [1], 米菁 [1], 杨海龄 [1],
[1] 北京有色金属研究总院,北京,中国

随着能源紧张、油价攀升,环境污染严重,利用可再生绿色能源又成为不懈努力的方向。槽式太阳能热发电技术具有兼容性强、对电网冲击小、性价比高、发电成本低、可存储可调度等特点,近年来得到了迅猛发展,其核心部件为高温太阳能真空集热管,如图1所示。本研究利用 COMSOL Multiphysics® 针对真空集热管真实工况下的动态过程开展研究,并在此基础上开展集热管结构的优化设计。 由图 1 可知:集热管在电站中服役工况下,槽面会聚的太阳光主要集中于集热管下半面,上半面接收的会聚太阳光较少;导热工质自吸收管一端进入,接收会聚太阳光辐照能量,从吸收管另一端流出,流入→流出过程中 ... Read More

基于超大规模并行计算的多尺度模型声振特性仿真与预报

郁殿龙 [1], 温激鸿 [1], 尹剑飞 [1],
[1] 国防科学技术大学,长沙,湖南,中国

汽车、飞行器、舰船、高速列车等工程装备中,振动和噪声问题会严重影响装备可靠性、安全性、使用寿命和人员的健康。因此,减振降噪需求迫切,相关技术和研究也得到了前所未有的重视。 国防科技大学振动与噪声控制研究团队从2003年开始,致力于基于人工周期结构理论的弹性波传播特性、调控机理及其应用探索研究。将物理学领域中声子晶体、声学超材料等人工周期结构中的新概念与工程减振降噪应用相结合,设计研发了多种声波控制器件与结构。 COMSOL Multiphysics® 声学模块的丰富接口及其处理多物理场耦合问题的强大功能 ... Read More

太赫兹声子极化激元的产生及与金属天线的相互作用

吴强 [1], 潘崇佩 [1], 张琦 [1],
[1] 南开大学,天津,中国

“极化激元”是固体物理学中的重要概念,泛指各种极性元激发与光子的耦合。其中,声子极化激元是指晶格振动的声子与电磁场中的光子相互耦合的一种极化激元波。使用飞秒光在铁电晶体铌酸锂中通过光学非线性效应可产生声子极化激元,其频率位于太赫兹波段,在晶格的振动弛豫、太赫兹光谱、与介观微结构作用等领域已有广泛应用。 声子极化激元涉及电磁场和晶格场的耦合问题,其形式满足黄昆方程。我们使用 COMSOL Multiphysics® 的多物理场(偏微分方程组以及射频模块)模拟了块状铌酸锂晶体中产生声子极化激元波的产生和传输。 铌酸锂晶体作为太赫兹应用的集成化平台 ... Read More

COMSOL 在微波能领域应用研究

朱铧丞 [1], 张春 [1], 叶菁华 [1],
[1] 四川大学,成都,四川,中国

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

激光熔覆过程中的传热传质研究

甘政涛 [1],
[1] 中国科学院力学研究所,北京,中国

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

基于 COMSOL 的 Ion-Filter ICP 腔室仿真

韩传锟 [1], 程嘉 [2], 路益嘉 [2], 杨义勇 [1]
[1] 中国地质大学(北京),北京,中国
[2] 清华大学,北京,中国

为抑制离子轰击靶材,提高亚稳态原子密度而提出了离子筛选 ICP(I-F ICP)设备,可以有效地抑制带电粒子到达靶材表面,亚稳态原子与电子/离子数量比值明显提高,有助于 CVD 工艺中靶材表面的活化。本文通过 COMSOL Multiphysics® 中耦合等离子体和流场接口对 I-F ICP 腔室建模仿真,腔室结构见图1,应用氩气放电仿真研究了离子筛网的过滤效果。首先对比有无耦合流场的结果,结果显示了耦合流场仿真的必要性。用等离子体场与流场耦合计算,等离子体场为流场提供流体的特性参数密度和动力学粘度系数,流场接口为等离子体接口提供速度场和决定压力等参数并提供进、出气口 ... Read More

基于 ALE 方法的脉冲磁体不可逆电感变化计算

蒋帆 [1], 孙衢骎 [1],
[1] 武汉脉冲强磁场中心,武汉,湖北,中国

目前,脉冲磁体广泛采用导体绕组和加固材料分层交替绕制的工艺(内部层间加固),以提高磁体的整体结构强度。磁体在长期的放电工作过程中,反复经历强电磁力的作用,导体材料(一般为纯铜、铜基合金以及铜基复合材料)在重复的加卸载过程中存在着塑性应变的累积效应,即棘轮效应。导体材料塑性应变的逐渐累积,导致了磁体不可逆电感值的不断增加。因此,磁体的不可逆电感变化可表征磁体内部的整体变形情况,可用于脉冲磁体的疲劳失效预测。 本文基于 COMSOL Multiphysics® 5.1 软件,对脉冲磁体的放电过程建立了电路、电磁场、温度场及结构场的二维轴对称全耦合模型 ... Read More

MCA 动脉瘤血流动力学分析

刘孟杰 [1], 付芳芳 [2], 李萌 [1]
[1] 郑州大学,郑州,河南,中国
[2] 郑州大学附属省人民医院,郑州,河南,中国

动脉瘤破裂是引起蛛网膜下腔出血的一种主要原因。结合 COMSOL Multiphysics® 灵活的几何建模特性以及强大的流体仿真求解能力,本文分别对两组不同大小关系的 MCA 动脉瘤理论模型进行了仿真建模分析。通过模拟分析,获得了动脉瘤球囊体长度和宽度与动脉瘤基底宽度不同比例条件下的动脉瘤速度、压力、壁面切应力(WSS)等参数的变化规律,分析了几何形态与动力学参数之间的关系。模拟结果显示:1、宽颈动脉瘤,瘤体内部旋流强度较之窄颈动脉瘤更强,中心区流速更低,更有利于形成血栓而且顶点处压力更大,更易破裂。2、增大动脉瘤宽度与基底直径的比值,顶点处 WSS 呈非线性增长 ... Read More

COMSOL在斜井和水平井阵列感应响应计算中的应用

仵杰 [1], 史盼盼 [1],
[1] 西安石油大学,西安,陕西,中国

斜井和水平井中阵列感应响应特性研究是测井数据正确解释的基础。在斜井和水平井中,井轨迹可能以任意角度进出水平地层,阵列感应测井响应计算是复杂的三维电磁场数值计算。基于 COMSOL Multiphysics® 软件的 AD/DC 模块开发完成斜井和水平井中的阵列感应响应三维数值计算方法。详细计算分析水平井和斜井中井位置、目的层厚、目的层电导率、围岩电导率以及目的层与围岩电导率对比度对阵列感应测井响应的影响。结果表明,水平井的阵列感应测井响应特性取决于层厚、电导率对比度、子阵列间距、仪器距层界面距离等多种因素。当层厚大于仪器分层厚度时,水平井响应与直井响应接近 ... Read More