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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新能源是一直备受世界，例如太阳能应用大力改善我们的生活水平，提高科技的发展。然而，在传统上设计太阳能电池，我们只考虑光学设计，通过陷光结构增加光吸收，但是没有考虑电学模块的损耗，在给太阳能电池带来不便。因此，在本项工作中，我们重点研究电池传输层和空穴传输层配置的钙钛矿电池，以发现光学器件和载体设备内的动力学特性以及指导太阳能设计以获得高效率。 通过Comsol Multiphysics @软件以仿真解决电磁响应和载体动态（生成/运输/重组/收集），以及建立多种纳米结构模型，研究不同结构设计纳米结构对钙钛矿光伏电池性能的影响。 意义提高钙钛矿电池光电效率，应用在卫星 ... Read More
本研究针对农产品热风干燥过程， 基于植物生理学，将实际细胞结构简化为模型细胞，即由一层半透性的细胞膜包裹着葡萄糖溶液的细胞腔和具有微纳米孔隙结构纤维组织的细胞壁两部分组成。基于菲克扩散定律，以水势差作为水分传输的动力，分别针对细胞腔和细胞壁建立相应的水分瞬态传输模型。将细胞膜假设为理想半透膜，建立水分跨膜传输方程描述水分从细胞腔到细胞壁的跨膜传输过程。采用COMSOL Multiphysics软件PDE模块的系数形式偏微分方程构建并求解水分传输方程。 考虑到干燥过程中的变形现象，提出细胞内水分浓度和其结构应变的耦合关系，建立细胞结构形变模型。材料属性采用COMSOL ... Read More
共振声混合是利用振动频率在60Hz左右、振动加速度不超过100G的垂直振动使被混物料产生全场混合效应，被认为是“含能材料领域的颠覆性技术”。然而，该技术是一项基于多物理场耦合的新型混合技术手段，其混合机理仍然不够完善。本文以呈现幂律非牛顿流体特性的复合含能材料为研究对象，利用COMSOL软件开展流-固-声多物理场耦合的数值仿真研究，模拟流体的混合过程，依据不同类型的混合方式计算流场的等效参数，构建声源模型，提出一种基于双向-流固耦合的多阶段混合声场表征方法，计算声辐射力，明确声对于幂律非牛顿流体共振声混合的强化作用。结果表明 ... Read More
叶片复合材料层的击穿是风电机组遭受雷击后的主要故障形式。对于低电导率的GFRP类叶片铺层而言，雷电先导作用下的强背景电场造成的电击穿可能先于回击电弧的热效应产生。为了获得GFRP铺层的电击穿机理，基于COSMOL Multiphysics软件，建立了引下线-GFRP铺层的流注放电数值仿真模型。考虑了空气域与介质层内部的粒子输运，以及气-固分界面上的电荷沉积与注入作用。通过“稀物质传递物理场” 模块、“静电物理场”模块、“边界常微分和微分代数” 模块以及“稳定对流-扩散方程接口” 模块对控制方程进行求解。依据电场梯度分布进行了网格加密与时间步设置 ... Read More
针对MEMS电容式压力传感器的非线性和空腔引线问题，提出一种非共面叉指电极结构，叉指电极重叠面积变化反映电容变化，从而改善了传感器的线性度。此外，腔外设计的叉指电极还避免了复杂的制造工艺。 本案例第一个研究模拟了不同施加压力对MEMS电容式压力传感器输出特性的影响；第二个研究模拟了环境温度对MEMS电容式压力传感器输出特性、电场分布以及热应力和变形的影响。第三个研究模拟了加速度对MEMS电容式压力传感器输出特性、电场分布以及机械应力和变形的影响。模型同时使用了“AC/DC模块”的“静电”接口以及“结构力学模块”的“固体力学”和“膜”接口。 ... Read More
利用流体力学模型使用COMSOL软件进行潘宁离子源结构的建模，通过该软件试图找出潘宁离子源的最优结构。离子源结构被广泛的应用在各个领域，有着重要的作用，因此找到离子源的最优化结构是值得研究的课题。 主要使用COMSOL软件的等离子(plas)模块，添加AC/DC模块多物理场进行电容耦合计算，几何模型采用二维轴对称来构建离子源结构。使用COMSOL建立并模拟潘宁离子源的操作步骤主要是以下部分：1，先建立离子源的几何模型，通过手动一步一步绘制或者通过导入模型都可以达到一致的效果。2，设置材料。根据潘宁离子源的实际情况对先绘制的几何模型的各个部分进行材料给定，包括 ... Read More
氢能燃烧值高且无污染，被认为是人类社会摆脱对化石能源依赖的理想能源。目前氢能应用的主要瓶颈是氢存储。而氢存储的主要方式中，金属氢化物因其安全性高，循环性能好的优点，得到广泛的研究。但由于金属氢化物吸放氢反应的热效应、粉末床的传热和传质特性较差等问题，贮氢罐的吸放氢速率下降，成为限制应用的主要因素。最近十几年，贮氢罐吸放氢过程的数值模拟及相关模型得到广泛的研究。通过数值模拟方法可以优化设计贮氢罐，以期满足实际应用中的需求，同时节约设计成本。本文面对贮氢罐的实际指标(吸氢速率1.5 L min-1)，采用COMSOL软件中的多孔介质传热、地下流动以及数学模块 ... Read More
应力型保偏光纤通过在光纤结构中引入不同热膨胀系数材料，造成纤芯受应力致光弹效应影响，进而实现纤芯折射率随波长和偏振态的分布，产生应力双折射。目前关于应力型保偏光纤的解析模型与数值仿真都与实际结果存在较大差距。本工作使用COMSOL® 软件，首次将热膨胀系数随温度的变化引入仿真研究，通过使用结构力学中的热应力多物理场接口，进行瞬态模拟，计算得光纤应力双折射分布。本研究探索并分析了不同热膨胀系数-温度曲线和不同温度历史对应力场及双折射的影响。对进一步改进应力型保偏光纤设计和制备工艺具有一定指导意义。 Read More
作为新能源汽车的主要动力源，锂离子电池在狭小的电池箱内大倍率充放电时容易产生大量的热，导致温度迅速升高，可能引发热失控等一系列安全问题[1]，此项仿真通过对电池建立精确的电化学热耦合模型，得到整个电池箱内温度分布，通过参数分析优化电池组散热结构。 Read More
车载动力锂离子电池通常采用层叠式结构来提高电池容量，减小体积。层叠式结构的电池通常将正负极耳布置于电池顶端，这种布置方式导致电池沿平面方向温度分布不均。为研究电池温度变化与分布特征，以10Ah磷酸铁锂电池为研究对象，通过耦合质量、电荷、能量及电化学动力学方程，建立了三维分层电化学-热耦合模型。仿真结果表明，在放电过程中，极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度，且在正极极耳处电流密度值最大，温升最高，放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同，放电前期，靠近极耳区域的温升速率较大，远离极耳处温升速率较小；随着放电过程的深入 ... Read More