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.
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基于磁流体动力学与Maxwell方程组,建立微束等离子弧焊电弧的二维轴对称模型,应用COMSOL软件进行求解计算,得到了微束等离子弧焊的电弧温度场、流场、电流密度、电弧所受洛伦兹力以及工件表面电弧压力分布情况,并通过实验所拍摄的电弧形态对模拟的温度场加以验证。结果表明微束等离子弧焊电弧温度、等离子体速度与电弧所受洛伦兹力具有相同的变化趋势,均从阴极到阳极先增大后减小,从电弧中心逐渐向四周降低,最大值出现在喷嘴内部中心区域;电弧电流密度在阴极下端面取得最大值,在工件上表面取得最小值,且从阴极到阳极减小速度呈一个先减小后增大再减小的趋势;电弧压力与等离子体流速径向变化相同 ... Read More
锂离子电池的充电性能受环境温度影响较大,低温条件下充电极化电压升高充电容量下降的问题一直限制了锂离子电池的发展。本文以电化学反应动力学、质量守恒、电荷守恒和能量守恒为理论基础,利用COMSOL软件建立基于LiFePO4/石墨锂离子电池的电化学-热耦合瞬态计算模型,研究了-5℃、-10℃、-15℃三个低温条件下,锂离子电池充电过程中端电压和正极液相扩散极化电压随SOC的变化规律,并进一步通过提出表征这种极化的变量Pdpe,定量分析了低温条件对正极液相扩散极化的影响,最后通过电解质盐浓度和电解质电流密度分析极化变化的原因 ... Read More
高温气冷堆中使用了大量的碳素材料,作为多孔材料,碳素材料含有一定水分等杂质。为了减小反应堆高温运行条件下的堆内材料腐蚀,高温堆在初装堆和事故后需要对一回路进行严格的加热除湿操作。目前一回路加热除湿主要是依靠主氦风机旋转,将动能转换为热能来提升温度。本文将采取另外一种方案,在蒸汽发生器处增加外加热源来加热一回路工质。基于大型商用软件COMSOL Multiphysics建立高温堆内一回路加热的流动传热模型,对两种加热方案的一回路升温过程作数值分析,为高温堆加热除湿方案的选择提供有益的指导。本文中使用的物理场为传热——共轭传热——湍流,多物理场耦合为非等温流动。 Read More
全陶瓷微密封装(FCM:Fully Ceramic Microencapsulated)燃料,作为新一代用于核反应堆的耐事故燃料(ATF)元件的关键组成部分,具有裂变产物包容能力强、热导率高、辐照稳定性好等优势。FCM是由大量TRISO燃料颗粒(~103个/芯块)弥散于SiC基体组成的柱状芯块。其结构复杂,需要精细的数值模拟技术支撑研发。基于COMSOL多物理场耦合有限元软件开发的FCM燃料单颗粒和元件级芯块的多维热学-力学-裂变产物扩散耦合分析模型,详细考虑了材料物性参数随时间、温度、燃耗、快中子注量等因素的变化,基于COMSOL内置和自定义的模块 ... Read More
根据刺参在对流干燥过程中发生的物理变化,在COMSOL Multiphysics软件中建立了对流干燥系统传热过程中的刺参二维轴对称物理模型,模型中耦合了速度场、温度场等多个物理场,以实测的送风空气温度和速度为入口边界条件,对干燥箱内刺参干燥过程中的热量迁移规律进行了研究。设计对流干燥实验对数值模拟得到的结果进行了验证,实验值与模拟值表现出较好的一致性,数值模拟结果可用于同类型的干燥模型。 Read More
多晶硅真空定向凝固过程本质上是一个热科学的问题,其整个过程中涉及的传热、熔体流动、热应力与晶体生长相互协同、相互作用。因此,探究定向凝固过程中传热特性、熔体流动行为、热应力大小以及不同下拉速率对晶硅铸锭内的位错、晶界等缺陷之间的影响规律的深入理解是获得高质量晶体和高效多晶硅的前提和基础。 为此初步建立了多晶硅真空定向凝固过程的温度场—速度场—应力场耦合模型,模型中主要使用固体传热、表面对表面辐射、固体力学、层流和动网格物理场接口以及Marangoni效应等多物理场接口。通过模拟计算发现Marangoni对流会导致硅熔体流动速度增大3倍以上 ... Read More
飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点,飞秒激光与物质作用表现出的非线性和准热绝缘特性使其在微纳加工领域有着重要的应用。飞秒激光微纳加工中激光与物质突出的作用机制表现为光子-电子-声子的能量传输过程,其中的电子超快激发等动力学过程会对材料加工中微区能量传输、超快相变等瞬态过程产生重要影响,对飞秒激光微纳加工机理的研究具有非常重要的学术意义。本文介绍了采用COMSOL Multiphysics 的Heat Transfer模块对飞秒激光与多层金属膜作用的超快加热规律进行了数值仿真,对于多层金属膜,膜层分界面处声子温度具不连续的热边界条件,而整个膜系中电子温度处处连续 ... Read More
在石油开采的过程中会产生很多的废料残渣,油基钻屑就是其中的一种。油基钻屑成分复杂,含有多种矿物油,是国家明文规定的危险废弃物,因此需要对油基钻屑进行资源化无害化处理。本文利用多场模拟商用软件COMSOL对不同几何结构参数的螺纹推进式换热器进行合理建模,研究螺纹推进式换热器的关键结构参数、螺纹转速对管侧高温烟气和壳侧油基钻屑的流动传热、阻力性能、内套管形变规律的影响关系和敏感特性。结果表明:随着螺纹转速的增大,油基钻屑出口速度、表面传热系数和流动阻力增大,出口温度升高,最大轴向位移与最大径向位移均逐渐减小;同时发现,当雷诺数Re Read More
析锂是锂离子电池容量衰减的重要原因之一,目前并不能有效的确定什么位置首先发生析锂,所以通过仿真技术对锂离子电池内部的析锂情况进行仿真,不失为一种有效的方式。通过COMSOL中的锂离子电池模块建立一维电化学模型(分为集流体、电极、隔膜五个部分),固体传热模块建立三维传热模型(为方便计算,将电芯简化为一个长方体)。这两个模型通过电化学产热和平均温度耦合在一起。温度是非恒定的,在锂离子电池模块中,扩散系数、反应速率等均是与温度相关的参数。在负极与隔膜界面上给出10个位置点位,当该点位位置处的液相电势大于等于固相电势时,认为发生析锂;由于是充电态,需要有充电截止电压 ... Read More
锂离子电池外短路是被受关注的锂电池安全问题之一,当电池发生外短路时,瞬间电流极大,电芯内部会产生大量的热,当温度达到一系列副反应发生的温度将引发热失控。因此锂电池外短路仿真有着极为重要的意义。本模型通过数学模块的PDE接口及传热模块的耦合实现。电学模块通过PDE设置(0维),其核心利用电池剩余电量作为变量,通过COMOSL中内置的偏微分方程接口,将剩余电量对时间的偏导数作为流经电池的总电流。在偏微分方程中定义因变量qc,控制方程中ea为质量系数,da为阻尼系数,为守恒通量,f为源相,当ea设置为1,da设置为1,设置为0,源相f设置为-Is时,此时方程变为所需要方程 ... Read More