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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本研究设计了一种模块化的多米诺磁谐振无线传能系统。WPT系统包含发射端模块、中继模块和接收端模块，其中发射和接收线圈与对应电路板分别封装于两端结构件当中。这种模块化的方式减少封装难度，并且不会减少绝缘子的绝缘距离。通过有限元模拟计算可知，两端模块化的结构不会对系统的磁场、电场和温度场造成明显影响。 通过comsol软件对WPT系统各部分进行了电-磁-热仿真计算，包括：（1）电磁感应热仿真，明确得到了PCB电路铜导线的尺寸设计参数；（2）电磁仿真，为线圈设计提供理论支撑和参数确定；（3）电场仿真，明确结构设计的可行性和可靠性。 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
近年来，头戴式耳机的降噪功能备受广大消费者的青睐。降噪功能包含主动降噪、被动降噪、环境降噪等。其中被动降噪性能主要受结构设计、材料性能、噪音频率、应用场景等因素的影响。因此本文考虑了固体塑料的隔音和共振、多孔海绵的吸声作用、空气中声传播、简化人体结构和人耳结构等因素，基于COMSOL软件的多物理场仿真探究各因素对被动降噪性能的影响。通多对比分析仿真与试验的PNC曲线，讨论了多物理场仿真结果在探究头戴式耳机被动降噪性能的适用性。 Read More
A millimeter-scale soft crawling robot is demonstrated that uses a similar mechanism to move efficiently in a variety of configurations: on horizontal, vertical, as well as upside-down surfaces; on smooth and rough surfaces; and through obstacles comparable in size to its dimensions. The ... Read More
高效光伏发电是以清洁能源实现未来碳中和的重要环节，然而太阳能电池在实地、连续昼夜切换的光谱下的发电效率并未得到充分优化。基于此类问题，我们提出一种使用COMSOL + MATLAB LiveLink预测全年候电池平均发电量、针对实际光谱优化电池结构的方法。 本模型涉及两个研究步骤。在研究1中，我们使用波动光学模块/数学pde计算晶硅太阳能电池中全波长下的二维光电场分布（图1(a)）及外量子转换效率，运用网格的映射大幅减少此步骤的计算时长，并使用sum + withsol的算子实现在半导体物理场中调用光学计算得出的总载流子生成率（图1(b)）。在研究2中 ... Read More
万物互联和智能工业化发展为射频集成电路和 MEMS 微纳结构器件的高密度异质集成带来了全新的发展机遇，构建逼近物理真实的建模和工程EDA 难度很大，但对芯片高质量工艺和性能的发展至关重要。射频系统内部的高密度异质集成的多物理场力－电磁－热往往是弱耦合效应，但两两之间确是强相互作用。本报告将以具体器件的多物理场强耦合相互作用的模型为例，讨论微波集成电路内部有源电路的电磁场－路协同技术以及半导体器件电－热耦合效应、新型器件FBAR滤波器内部的力－电磁－热耦合效应，以及工作频率更高的光学MOEMS微纳结构的力－电磁－热、声阻尼场的多场耦合问题。针对高密度异质集成的多物理场问题 ... Read More
工业级电解水制氢槽中存在的“气泡效应”是造成电制氢效率降低的关键因素之一。“气泡效应”是指分别于阳极和阴极产生的氧气和氢气覆盖在催化层表面并阻碍电解液与催化剂接触的现象，该现象导致电极的有效反应面积降低，进而降低了电流密度和制氢效率。为此，需要对电解槽流道内的气液两相流进行建模仿真。 工业级电解槽大多采用乳突型电极板，以实现流场的相对均匀分布。团队利用COMSOL Multiphysics软件中的双欧拉模型仿真了该流道内的气液两相流场，包括电解液的流速场和气相体积分数分布。仿真结果还验证了乳突型电极板的局部凸起和凹陷对气泡效应的改善作用 ... Read More
可微波速冻水饺作为一种冷冻多组分食品，在微波复热过程中皮料的水分损失较为严重，为解决这一问题，有必要对其复热过程中的传热传质行为进行研究。本文建立了一个以速冻水饺为多孔介质，并将电磁场与传热传质相结合的多相多孔介质模型，其中耦合了“固体传热”、“稀物质传递”和“电磁波，频域”三种物理场，并结合了麦克斯韦方程组、质量守恒方程、相变方程及能量守恒方程，以测量得到的介电特性以及热特性为输入参数，模拟了在720W的微波功率下复热速冻水饺过程中内部温度场及水分的动态分布。结果表明不同组分的食品表现出较大加热速率以及水分损失的差异，经过180秒的复热后皮料的平均温度达到90℃ ... Read More
本文研究一种新型连续流微波反应器，将高效的微波辐射技术与混沌强化混合技术耦合。运用COMSOL软件对在雷诺数为0.1至100的混相流体的传质性能和传热性能进行数值研究，以期为未来提高连续液-液化学反应的产量提供理论依据。难点在于：微波传输的不确定性使得传统实验和理论方法难以理解能量输入-吸收关系[1-2]，导致加热效率低下[3] 、加热均匀性较差[4-6]。同时，传统方法很难预测微波加热不同流体的效果，因为小的干扰和协同效应可能会导致剧烈的变化[7-11]。 本文提出了一种基于混沌对流强化的微波反应器，使用层流，电磁波，稀物质传递，流体传热等物理场，通过数值模拟理论分析 ... Read More
气体传感器在公共安全、环境监测等领域得到了广泛的应用。其中，电离气体传感器因其响应速度快、灵敏度高等优点而受到青睐。然而，电离气体传感器的应用面临着降低工作电压和减小器件尺寸等要求。因此，微纳尺度下的电离气体传感器的研究日益受到关注。本文利用COMSOL 的等离子体模块对大气压下微纳尺度针-板结构的负直流电晕放电的电学特性和放电等离子体特性进行了建模仿真。研究了电极结构、环境因素等对微纳尺度下负电晕放电发展过程和特性的影响。所得结论对微尺度电离气体传感器的优化设计具有一定的参考意义。 Read More