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研究開発におけるマルチフィジックスシミュレーションの具体例

さまざまな業界のエンジニア, 研究者, 科学者がマルチフィジックスシミュレーションを使用して革新的な製品の設計とプロセスを研究および開発しています. COMSOL カンファレンスで発表したテクニカルペーパーやプレゼンテーションからインスピレーションを得てください. 以下の選択項目を参照するか, クイック検索ツールを使用して特定のプレゼンテーションを検索するか, アプリケーション領域でフィルタリングします.

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方便餐盒微波加热特性研究

宋春芳 [1], 王燕 [1], 金光远 [1], 崔政伟 [1],
[1] 江南大学，无锡，江苏，中国

方便餐盒微波加热特性研究宋春芳※ 王燕金光远崔政伟 (江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江南大学机械工程学院，江苏，无锡，214122）摘要：本文采用 COMSOL Multiphysics® 建立了电磁与传热耦合的仿真模型，研究方便餐盒微波加热传热特性规律，模型包括加热腔、波导以及可旋转的转盘和物料，通过比较不同转速对仿真结果的影响，选用 7.5rpm 作为转盘转速。研究结果表明，微波功率为 700W，90s 的微波加热后，方便餐盒空间温度场分布和瞬态温度曲线与实验结果基本保持一致，微波仿真模型可行 ... 詳細を見る

梯度多孔玻璃丝吸声性能的数值研究

张秀海 [1], 王琼 [1], 屈治国 [1],
[1] 西安交通大学，西安，陕西，中国

引言多孔材料能够吸收大量声能且只反射少量声波，因此具有良好的吸声性能而被广泛地用于噪声的控制。梯度多孔材料吸声性能的实验研究已经有所开展，但相应的数值研究却很鲜见。 COMSOL Multiphysics® 的使用本文分别用3层和6层孔隙度呈等差数列的多孔玻璃丝组合成梯度多孔玻璃丝（图1为由3层不同孔隙度的多孔玻璃丝组成的梯度多孔玻璃丝，空气区域为宽W、高H的矩形，余下区域为多孔玻璃丝区域），并根据 DBM 模型采用 COMSOL Multiphysics® 模拟组合成的梯度多孔玻璃丝的吸声性能。结果由图2，梯度多孔玻璃丝（3层）与相同厚度 ... 詳細を見る

挠曲电效应对多畴铁电薄膜 I-V 特性的影响

徐肖飞 [1], 徐光楠 [1], 刘志远 [1], 吴鹏 [1], 彭金霖 [1], 许保磊 [1],
[1] 湘潭大学，湘潭，湖南，中国

引言：铁电薄膜材料是一类具有优异性能的功能材料而被广泛应用于电子元器件中。理想状态下铁电薄膜材料为绝缘体或宽禁带半导体，但实际中铁电薄膜材料会因为制备或者在元器件中因为界面引入带电粒子或缺陷，引起较大的电流，影响电子元器件的性能。我们建立了考虑挠曲电效应及带电粒子漂移扩散的相场模型用以研究挠曲电效应对 Pt/PZT/Pt 多层结构的 I-V 特性的影响。 COMSOL Multiphysics® 的使用：我们使用 COMSOL 建立了一个二维平面模型(如图1)，使用的是 PDE 接口，未使用案例库模型。结果：我们通过模拟得到了不同挠曲电耦合系数下铁电薄膜的应变梯度云图 ... 詳細を見る

数值模拟牺牲阳极法阴极保护电位分布

万通 [1], 雍兴跃 [1], 肖宁 [1],
[1] 北京化工大学，北京，中国

研究结果表明，海水中钢结构设备的腐蚀问题触目惊心，通常会造成设备损坏、性能降低。由此可见，控制腐蚀是一项十分重要的任务。钢结构设备的防腐保护主要采用阴极保护和涂层保护两种方式，然而，由于涂层自身不可避免的缺陷以及施工过程中导致的缺陷，腐蚀仍将在以上造成的缺陷处发生。因此，在接触海水的部位，为了消除涂层缺陷而造成的腐蚀，通常根据钢结构的实际情况和使用状态，采用阴极保护的方法。电位是阴极保护工程中，对控制和监视阴极保护效果进行评价的一项重要指标，因而，非常有必要去了解被保护设备表面上的电位分布。使用Comsol进行阴极保护数值模拟计算时，步骤如下：（1）选择物理场 ... 詳細を見る

模式搅拌时域连续算法仿真

张春 [1],
[1] 四川大学

现在 COMSOL Multiphysics® 中对时域问题的处理大多数通过离散时间来处理，比如微波炉中加热一杯水，杯壁由两半不同介电常数的玻璃组成，杯子在托盘带动下旋转，对杯子中的水进行受热分析。传统的解法是将要分析的过程离散为一定步长的时间点，每算完一个时间点将杯子旋转一定的角度，然后在求解器中设置此次计算结果作为下一个时间点的初值。如果时间步长足够短，便可以模拟水的受热情况。这种做法的不足之处是需要调用 MATLAB 联合求解，计算时间较长。而且还有一个问题是在不同的时间点，由于场分布不同，杯子的位置不同，COMSOL 中剖分的网格应该是不同的 ... 詳細を見る

平板膜浓差极化过程的有限元仿真分析

徐佩锋 [1][2], 杨宁 [1],
[1] 江苏大学，镇江，江苏，中国
[2] 江苏农林职业技术学院，句容，江苏，中国

在 COMSOL Multiphysics® 中建立了平板膜组件模型，利用自由—多孔介质流和稀物质传递接口，通过对硅颗粒粒径和料液流速等操作参数及相互约束关系的设置，考察对渗透通量、膜表面处浓度等的影响，对硅颗粒悬浮液平板膜过滤中的浓差极化过程和膜组件的工作性能进行全面的仿真分析。并利用 COMSOL 中的函数、参数化扫描等后处理方式，实现了对仿真结果的可视化输出。仿真结果与实验数据较为一致，仿真模型可以作为真实设备的有效补充。 詳細を見る

电磁力作用下金属小车的减速刹车过程研究

李晓南 [1], 刘国强 [1],
[1] 中国科学院电工研究所，北京，中国

利用惯性力学和电磁学，研究了一个金属小车沿着磁铁铺就的轨道做减速直线运动。其中，小车也可以看成是携带等量的磁铁剩磁，且沿着铁磁轨道减速运动。通过赋予小车一个初速度，例如100 m/s，然后再根据实际情况、赋予它一个特征密度，即小车有了一定的质量。当认为小车沿水平方向的轨道减速运动，忽略重力、空气阻力等其他一些影响因素时，小车将只受电磁的洛伦兹力的作用，而逐渐减速到零。利用最新版的 COMSOL Multiphysics®，建模过程中，主要用到了“磁场和电场(mef)”和“全局常微分和微分代数方程(ge)”接口，涉及到的动力学和电磁学方程为 dv/dt=F/m ... 詳細を見る

浅海声场建模预报

刘佳琪 [1], 朴胜春 [2], 唐骏 [2]
[1] 哈尔滨工程大学，哈尔滨，黑龙江，中国
[2] 挪威科技大学，特隆赫姆，挪威

海洋覆盖了地球表面百分之七十以上的面积，其中蕴藏着丰富的生物矿产资源，日益受到世界各国的重视。声波作为海水中传输信号的唯一载体，在浅海波导中的传播受海底和海面影响很大，当声波在浅海波导中发生折射反射和散射时，如何预报复杂海底边界条件下浅海中的传播特性对海洋开发有重要意义。针对含有声速剖面的沉积层海底、楔形海底及实际弹性海底，利用有限元理论，对二维浅海声场的传播损失进行数值模拟。应用 COMSOL Multiphysics® 软件的声压接口和声结构耦合接口，把地形数据导入软件模拟真实海底的地形。把浅海波导简化成分层矩形，信号源以点声源的形式向外发射单频信号 ... 詳細を見る

基于 DTI 纤维追踪和有限元力学模型的脑损伤轴突纤维损伤研究

李娜 [1], 李江红 [2]
[1] 中南大学湘雅三医院，长沙，湖南，中国
[2] 中车集团南车研究所，株洲，湖南，中国

研究头部损伤机理是对运动撞击中脑损伤进行预测的有效手段。数学模型是分析损伤实验数据、预测人员碰撞损伤程度的唯一方法，但现有的头部损伤有限元模型基于尸体实验数据，且忽略脑组织结构的各向异性。本项目旨在提出并实现一种以损伤生物力学为基础、结合磁共振扫描 DTI 的轴突走向信息的有限元力学模型。提取脑外伤前的弥散张量成像信息，实现深入到轴突水平有限元力学模型的建立，在有限元模拟中采用非线性超弹性力学模型，并植入 NSGAII 最优化方法对有限元模型的材料参数进行优化，从而提高模型的稳定性和计算精度；将计算预测结果与损伤后 DTI 的 FA 值所表现的轴突断裂情况进行验证， ... 詳細を見る

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 ... 詳細を見る

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