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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随着红外光电技术的发展，高响应性、超低暗电流和高响应速度已成为下一代红外光电探测器的重要因素。然而，为了获得高量子效率，吸收层的最小厚度被限制在大约一个或几个波长长度，这导致光生载流子的传输时间长。在这项工作中，我们提出了一种光子捕获结构，该结构利用金属的趋肤效应来产生横向传输模式，以增强红外光电探测器的吸收。本文讨论了InAs、InSb、InAs/GaSb 二类超晶格、InAs/InAsSb 二类超晶格和HgCdTe红外光电探测器光子捕获结构的光学性质。对光学性质的吸收和光电学性质的响应性进行了系统的数值研究。光学模拟表明，HgCdTe红外光电二极管在8.5 ~ ... Read More
摘要：为选择适宜的砂型厚度以提高铸件成品率，本研究利用COMSOL Multiphysics对熔铸AZS33耐火砖的冷却凝固过程进行了模拟，考察了不同厚度（30、40、50、60、70、80mm）刚玉砂型材料对冷却过程中的温度、热通量和热应力的传导和分布的影响。结果表明：(1)在冷却初期，砂型厚度对铸件最高温度影响较小，角部和表层区域先行凝固，中心区域温度下降缓慢，略后温度回升有助于缓解冷却应力；中期冷却时，砂型越厚，铸件温度开始下降越早，但降温速率逐渐放缓；后期降温趋缓，各区域温差减少直至冷却完成。(2)砂型厚度越小，冷却中期热通量的最大值保持稳定的时间越长 ... Read More
压电材料被广泛应用于传感器和执行器方面。压电陶瓷具有功耗低，振膜结构简单等特点。PZT具有很高的压电系数，具有机电转换效率高，驱动应用能力强的特点。 仿真设计中我们使用COMSOL Multiphysics构建了电、力、声多物理场，为了提高性能采用了多层材料叠加获得更大的法向位移，从而提高其低频响应。在压电材料的极化参数设定中我们通过求解数学方程获得一组弯曲的局域坐标，使得各向异性材料的极化参数与弯曲压电陶瓷的曲率法向一致。最后得到的计算结果与测试结果一致。同时使用COMSOL优化PZT几何参数和层数可以进一步增加其法向位移，提高器件性能。 Read More
为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... Read More
采用工业回转窑处理危险废弃物已经有多年历史。但回转窑的结渣行为一直困扰着行业内的技术人员。对于回转窑的研究发现，这是一个多物理场耦合作用的环境作用，它包括流体力学、传热学，物理相变以及物性的构效关系。 将真实的回转窑分为四个阶段：物料吸热干燥、升温预燃，燃烧放热，冷却降温。窑内的助燃空气与高温裂解的可燃气体进行混合，气体在燃烧过程中放热。热量伴随着气体流动，进行能量的转移和再分布。 采用流体力学与传热两个物理场耦合化学反应的方式，对于工业回转窑进行了数学建模。固体物料的输送及其热值等物性采用工业实际数据，窑头送风按照实际风机喷风流率和送风角度进行模拟。 ... Read More
将扬声器的前期开发，包含音圈设计、3D绘制、磁路仿真、性能仿真全部在comsol里用一套参数开发完成。高度集成的设计方案耗时极短，可以得到扬声器开发所需的所有TS参数和性能仿真结构，并且可导出3D用于手板打样。 可记录开发过程中所有调试记录，比较后，可回溯最优方案的参数。 全程可视化建模，清晰展现设计意图。 Read More
在可再生能源需求不断增长的背景下，本研究探索了一种新型的湿气发电（Moisture Electricity Generation, MEG）技术。这项技术利用地球上最丰富的资源——水，为环境友好型能源泛在获取开辟了新途径。然而，MEG器件内部的理化过程相当复杂，难以直观分析【2】。为了克服这一挑战，本研究采用了COMSOL Multiphysics®软件进行模拟仿真，以量化阐释这些复杂的动态理化过程。 集成仿真模型结合了多孔介质流、化学反应工程和电磁模块，通过耦合Richards方程、Nernst-Planck方程和Poisson方程 ... Read More
本研究以股骨为例，建立了基于三周期极小曲面（TPMS）的P结构单胞的多孔人工骨结构拓扑优化模型。与传统均匀分布的人工骨不同，TPMS可利用均匀化理论获得多孔结构的等效弹性属性，通过等效弹性矩阵建立TPMS的相对密度与杨氏模量的关系，再依据已有人工骨材料Ti-6Al-4V的力学属性，对优化对象的材料赋予等效弹性属性，利用comsol进行拓扑优化计算得到材料体积因子，按照各部分给定的体积因子即可梯度填充相应相对密度TPMS单胞以模拟多孔骨，设计出具有优良承载性能、生物相容性和生物活性的人工骨组织。 在研究中，我们使用了COMSOL Multiphysics®进行仿真 ... Read More
利用COMSOL&MATLAB联合完成三自由度隔振器的动力学建模，为控制算法的设计提供更准确的系统模型，结合主动隔振、被动隔振两种方式，使隔振器全频段隔振性能进一步提升。在该建模中利用了COMSOL Multiphysics模块、结构力学模块、LiveLink for MATLAB模块搭建了隔振器虚拟样机，完成从平台装配至平台闭环驱动等若干必要建模步骤，有效解决了将特殊柔性结构简化为螺旋弹簧导致的结构高阶模态丧失的问题，更能真实、全面反映系统的结构特性；同时，创新性的进行惯性传感器与隔振器的动力学耦合，最终将得到的模型系统传递函数与实际系统传递函数进行对比 ... Read More
摘 要：稻谷籽粒在储藏过程中温度和水分随着仓外大气环境影响而改变，并导致其发生稻米颜色有白色变为黄色（黄变），并形成黄粒米。该研究基于COMSOL模拟的方法，模拟分析了浅圆仓仓储稻谷籽粒自然密闭储藏期间稻谷黄变规律。研究发现，当稻谷全年自然密闭储藏时，由于稻谷籽粒的呼吸放热，粮堆内部大部分区域温度都非常高，超过了35℃；同时，在粮堆内部形成空气的自然对流，引起粮堆内部水分向上部粮面迁移，并家具该区域的稻谷籽粒黄变的速度。另外，还对密闭储藏时不同高径比的浅圆仓南内部稻谷籽粒黄变规律进行了探究。研究结果为粮食仓储企业安全储粮提供参考和理论依据。 关键词：浅圆仓；自然储藏 ... Read More