技術情報とプレゼンテーション

研究内容及难点：基于SARAX程序和COMSOL软件联合仿真建立了一套确定论核热耦合方法，能够模拟核反应堆中的核-热-氢扩散耦合过程，实现金属氢化物反应堆功率、温度场及氢浓度的计算。研究难点在于SARAX程序与COMSOL软件之间的数据传输以及网格映射。 在comsol中的仿真：主要针对金属氢化物反应堆进行传热以及氢扩散计算。 结果：金属氢化物中的氢会从温度高的地方向温度低的地方发生迁移，进而改变反应堆的功率分布及有效增值因子。 詳細を見る

本研究聚焦于金属薄膜孔阵列中的表面等离极化激元（SPP）行为，提出了一套可统一描述近场与远场特性的波函数理论。该理论将孔边缘的电荷振荡等效为赫兹偶极辐射，并在二体耦合模型的基础上引入多体相互作用修正，构建了能够定量预测 SPP 近场增强效应与远场透射特性的物理框架。 为验证理论的准确性与普适性，利用 COMSOL的波动光学模块建立了金属薄膜孔阵列的三维有限元模型，输入金属色散参数、阵列几何结构及入射光条件，并施加端口条件与周期性边界条件/PML吸收边界条件，计算了近场电场分布、功率流密度以及远场透射谱。COMSOL 仿真在揭示孔边缘局域电场增强 ... 詳細を見る

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 ... 詳細を見る

前期研究中，我们设计了基于准同轴结构的微波等离子体无极灯 [1]。该结构以激发后的等离子体作为同轴内导体，法拉第笼作为外导体。仿真结果显示，电磁波在等离子体 - 金属构成的准同轴波导中传播时，同步被等离子体吸收并形成驻波；实验中，激发后的无极灯呈现亮 - 灭周期性特征，这与仿真所得电子密度分布特性高度一致。​ 基于上述研究基础，结合激发后等离子体具备高电导率、可作为同轴内导体的特性，我们进一步提出新设计，一种用于在放电管中产生长等离子体源的装置。该装置采用矩形波导与同轴波导组合结构，仍以高电导率的激发后等离子体为同轴内导体，外导体则由金属壁构成。对 Ar ... 詳細を見る

随着碳纤维增强复合材料(CFRP)在航空等领域的应用规模逐渐扩大，其低电导率带来的雷击风险得到广泛关注，CFRP雷击防护设计已成为研究热点，而雷电环境多理场仿真技术也在CFRP雷击防护设计中逐步发挥作用。目前，针对含雷击防护（如铺设防雷金属网）的CFRP平板结构雷击直接效应仿真研究已有一定成果，但是，对于铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构的雷击仿真鲜有研究。 本研究以铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构为研究对象，借助COMSOL Multiphysics重点分析了连接结构遭受雷击时的电-热多物理场效应。 ... 詳細を見る

晶粒细化可有效减少金属凝固组织内部缺陷、提升产品质量。在钢铁冶金领域，通过脉冲磁场干预金属凝固过程以促使凝固组织发生细化是一类常见的手段。近年来人们针对脉冲磁场细晶机制提出诸多机理，为了揭示哪种或哪些机理起主要作用，有必要对脉冲磁场作用下金属熔体内部电磁效应进行研究。本文利用COMSOL Multiphysics中的磁场、流场（k-ε）和动网格技术，对模铸和连铸条件下脉冲磁场在圆柱形金属熔体内产生的磁场、感应电流、电磁力和流场进行仿真模拟研究。研究揭示了电磁场随时间演变规律，以及熔体在电磁力作用下的流动规律。研究表明磁场主要以竖直分量为主 ... 詳細を見る

近年来，一些研究人员基于金属波导的结构色散实现了各向同性的波导超材料，并研究了其各种各样的应用。然而，各向异性的波导超材料却没有得到深入的研究。我们利用金属平板/矩形波导在TEm模式下的结构色散，并在波导内部周期性交替填充两种不同的电介质A和B，并辅以细金属线连接上下金属板，从而可以将整个波导系统等效成二维TM偏振下的各向异性有效介质。我们发现在金属波导内沿着A-B多层介质的两个光轴方向存在两个不同的截止频率。当工作频率处在这两个截止频率范围内时，整个波导系统等效后的有效介质等频率曲线呈现出双曲函数的形式，即实现了双曲型波导超材料；当工作频率在较高的截止频率附近时 ... 詳細を見る

热光伏(Thermophotovoltaics, TPV)系统是一种结合了太阳能热发电技术和光伏发电技术的系统，它能够更高效地利用太阳光谱中的热能和光能。对TPV系统而言关键是要提升其转换效率，本工作采用COMSOL Multiphysics 6.0波动光学模块，开展了超材料发射体的结构与材料设计，得到高度的选择性发射光谱，从而提高TPV系统效率。 纳米金属结构的超材料发射体单元结构分为三层：上层是圆柱纳米金属结构，中间是介质层材料，底层是与中间层同样大小，有一定厚度的金属基板，如图1所示。我们探究了不同材料对辐射器发射性能的影响，其中金属包括W，Ta，Mo ... 詳細を見る

在微波加热中，其加热效率及加热均匀性一直是研究的热点问题。本文利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件的RF模块对一个长方体谐振腔的电磁功率分布进行仿真研究。对谐振腔内环氧树脂材料负载上的电磁功率、功率变异系数以及归一化体积等特征值进行对比分析，研究改变腔内金属隔板的几何形状、尺寸对负载加热效率及加热均匀性的影响。仿真结果表明：在谐振腔内部增加金属板能够提高加热效率，隔板几何的变化会影响加热效率和加热均匀性。最终文中给出了当隔板分别为正方形、圆形时，获取加热效率较高同时加热均匀性较稳定对应的隔板参数设置。研究结论可以为谐振腔的设计提供指导意见。 詳細を見る

目前广泛使用延性金属网作为碳纤维增强复合材料（CFRP）的雷击直接效应防护手段。在防护设计中，为了在加强防护效果和减轻部件重量之间取得最优设计，需要研究被防护部件铺设不同规格延性金属网时的电流和温度分布。但延性金属网的网格尺寸与被防护部件尺寸之间的存在巨大差异，精细建模时需要大量计算资源。本文对延性金属网建立一体化的雷击热损伤等效模型，推导出等效模型所需要的电导率、热容、导热系数、密度等参数，并将等效模型计算结果与试验结果进行对比。对比结果表明：本文所用的等效仿真方法可以有效反映各规格金属网的烧蚀程度，铺设金属网能提供有效的雷击直接效应防护 ... 詳細を見る