技術情報とプレゼンテーション

熔喷是工业上用于制备微米纤维非织造布的一种工艺方法。在熔喷过程中，高聚物熔体经过高速、高温气流的拉伸，在接受装置上固化结晶形成微米纤维非织造布。由于熔喷材料具有很高的比表面积，因而具备良好的过滤性、吸附性、隔离性，可用于过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料等领域。熔喷材料的优异性能是基于熔喷纤维的微纳米级的尺度，降低纤维的直径有利于提高熔喷产品的性能。由于纤维的拉伸细化发生在气流场的运动过程中，因此对纤维运动的研究具有重要意义。本研究将高聚物与气流所形成的混合体系作为两相流来处理。我们采用Comsol multiphysics 的水平集方法对熔喷过程的高聚物 ... 詳細を見る

碱性水电解制氢技术是实现大规模绿氢生产的关键路径之一，但其运行过程中的安全性至关重要。一个核心的安全挑战是氢气可能通过隔膜渗透到氧气侧，形成潜在的爆炸性混合物。因此，精确预测和监控氧气中的氢气浓度对于保障电解槽的安全、高效运行具有重大意义。 本研究利用 COMSOL Multiphysics® 软件，建立了一个二维碱性电解槽的多物理场耦合模型，旨在深入探究氧气室中氢气的时空分布规律。该模型耦合了电化学、计算流体动力学(CFD)以及稀物质传递等多个物理场接口。我们通过该模型模拟了电解槽从启动到稳态运行的全过程，并系统性地研究了关键操作参数，包括温度（350-370 K） ... 詳細を見る

在人工智能迅速发展的背景下，本研究聚焦于深海无人潜航器（UUV）耐压壳结构的抗压强度预测问题。通过构建深度神经网络模型，实现了耐压壳体全域应力与变形的秒级高精度智能预报。该模型能够精准预测壳体表面及内部任意位置的应力分布与变形，计算耗时控制在秒级范围内，大幅提升了设计评估效率。经验证，模型对深海无人潜航器耐压壳最大应力的预测结果与有限元高保真仿真结果的相对误差小于5%，展现出良好的工程适用性。这一方法为UUV耐压壳结构的设计与评估提供了高效可靠的新途径。 詳細を見る

压电材料在受到机械应力时会产生电压，这种性质使压电材料在声波传感器领域具有广泛应用。湿度的测量和把控广泛地应用于粮食贮存、气象预报与加工以及国防建设等各个领域。当今社会对各种成本低、性能优异的湿度传感器的需求正在日益上升。石英晶体微天平（QCM）具有高灵敏度、无需物理接触、体积小、易于集成等特点，通过在石英晶体微天平表面覆盖一层能够响应水分子的材料，可以监测环境中的湿度。这种材料能够吸收和解吸水分，从而改变石英晶体的质量，进而影响其共振频率。通过检测这一频率的变化，我们可以准确获取周围的相对湿度。本研究利用有限元软件COMSOL的多物理场耦合功能 ... 詳細を見る

泄洪闸室结构具备挡水和泄水两重主要功能的水工建筑物，工作中因水位变幅较大，加之泄流振动的水流动水压力不断突变，尤其水工闸门的启闭过程所形成的缝隙流对闸室结构产生严重危害。为此，以大藤峡深孔泄洪闸室为研究对象，研究其结构应力应变特征。首先对COMSOL流固耦合有限元与PSO-BP神经网络两种方法进行重构形成研究方法，针对大流量泄洪闸室泄流振动条件的结构应力应变研究重构后的方法可以发挥两种方法的优势；然后以COMSOL开展闸室泄流水体与闸室结构的流固耦合有限元模拟，获得泄流激励条件下坝身振动特征与应力变形规律；随后构建PSO-BP神经网络分析模型，分别开展了创建网络结构 ... 詳細を見る

三分量阵列感应测井同时测量九个磁场分量，其丰富的分量信息可用于提取地层电阻率、地层倾 角等信息。三分量阵列感应测井理论是分析仪器响应特性、研究仪器在地层中的响应机理、设计三维分量感应仪器的基础。本文使用COMSOL有限元软件建立三分量阵列感应共面线电流源发射 —接收仪器模型，利用Compiler功能编译输出.exe文件，通过MATLAB软件执行输出，研究斜井中共面线圈系的测井响应，考察仪器周围涡流，揭示不同测井响应的影响机理。研究表明，三分量阵列感应共面线电流源响应计算模块挂接在测井数字孪生平台运行稳定，仪器共面响应取决于层厚、电导率对比度、倾角等因素 ... 詳細を見る

研究基于自主研发并已投入运行的超高纯氪氙分离低温精馏系统的实验数据，在 COMSOLMultiphysics 软件利用非等温流动和多孔介质中的稀物质传递模块建立极低浓度下波纹规整填料PACK-13C 的 REU 模型，利用化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气液物性，通过Delft模型计算得到气液间传质系数，利用传质通量边界和边界热源模拟气液界面上的传质传热现象，分析气液两相传热传质特性，研究极低浓度(<e-7 mol/mol)下的气液传质过程，并通过改变填料几何结构进行优化分析。 模拟结果显示REU模型能较为准确地表征填料液膜上的浓度变化 ... 詳細を見る

随着大规模集成电路的发展，大尺寸电子级直拉单晶硅的需求与日俱增，而硅片尺寸增大的同时，氧相关缺陷带来的问题更加凸显。硅片中的氧相关缺陷有利有弊，因此直拉法生长单晶硅中的氧含量控制十分重要。本文基于COMSOL Multiphysics对12英寸电子级直拉单晶硅生长过程进行数值模拟分析，研究直拉单晶硅在不同凝固阶段下，晶体与熔体中氧浓度的变化，并计算出不同凝固阶段下氧在晶体和熔体两相中的浓度分布。通过考虑水冷屏，增加固液界面处的温度梯度，进而根据Voronkov理论计算出晶体中微缺陷区与“完美晶体区”。基于该模型，比较不同直径的坩埚对生长12寸直拉单晶硅的影响。结果表明 ... 詳細を見る

为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... 詳細を見る

微通道精馏是一种新型高效的精馏提纯装置。本文提出了两种用于精馏的微通道结构，分别采用金属孔板和多孔介质作为液相流道。在COMSOL Multiphysics软件中构造上述两种结构，并建立了丙烷/丙烯混合物分离的传热、传质及流动的多物理场耦合模型，通过化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气、液混合物物性，使用浓物质传递模块，基于Maxwell-Stefan模型及双组分系统传质经验关联式获得气相和液相内部及气液相界面处传质特性，以实现对微通道精馏装置内丙烯/丙烷两相流的相变传热和精馏传质过程的模拟，对比分析两种结构对微通道精馏过程传热、传质和流动特性的影响。研究结果表明 ... 詳細を見る