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.
COMSOL コンファレンス 2020 論文集を見る
超导边沿转变探测器吸收体热传导仿真
超导边沿转变探测器（TES）是一种通过测量微小温度变化推算光子能量的薄膜器件。落在吸收体顶面的光子由光能转化为热能被吸收体吸收，热量通过吸收体底面的支撑结构传导到TES上，TES将微小的温度变化转换为电信号读出。为保证吸收体的力学稳定性，在TES和基底上都有支撑结构。为使探测器达到足够的能量分辨率，必须保证吸收体上大部分能量都传导到TES，只有很少能量通过基底上的支撑柱分流到基底。由于光子入射位置、支撑柱半径、数量和位置都可能对导热产生影响，因此需要对支撑方案的参数范围进行限制，为今后的实验设计提供依据。本文使用COMSOL软件的固体传热模块模拟稳态下探测器的热量分布 ... 詳細を見る
超快时间尺度下多相共存氧化铪基铁电薄膜畴及畴壁动力学行为
氧化铪基铁电薄膜材料是一种新型的铁电材料，可以与先进的CMOS工艺兼容；同时其膜厚低于10nm以下时，仍具有良好的铁电性。氧化铪基铁电材料的铁电畴变属于一级相变，因此，与传统铁电薄膜材料中铁电相连续分布的状态相区别的是，氧化铪基铁电薄膜中往往铁电相与非铁电相共存。氧化铪基铁电薄膜材料存在的“唤醒”效应和疲劳失效等问题，本质是由于薄膜内部可翻转铁电相随时间增加或者不断减少引起的。铁电畴的产生及畴壁运动是铁电畴翻转的微观决定因素，因此，铁电畴翻转性能本质上是由铁电畴及畴壁的动力学行为所决定的。只有找到了铁电畴畴壁动力学行为的基本规律，才能从根本上实现对铁电畴翻转性能的调控 ... 詳細を見る
微波腔自旋电子学——基于微磁学模块和射频模块的多物理场仿真
微波腔自旋电子学（Spin Cavitronics）是自旋电子学与腔量子电动力学之间的交叉领域。微波腔量子电动力学的应用之一就是利用光与物质的相互作用实现量子信息的处理，而自旋波在量子尺度下即是磁振子，是一种玻色子，磁振子与微波腔内的光子能够强耦合，实现信息在两种不同媒质中的交换。微波腔自旋电子学的一种典型的研究方法为将磁性小球置于微波腔中，通过调节施加在磁性小球上的外加磁场大小来使其与微波腔内的电磁波驻波模式（亦称为腔模）实现强耦合。这种自旋波与电磁波之间的相互作用（磁振子与光子的耦合）为自旋流的调控以及研究磁矩的非线性动力学行为提供了新的方法。在微波腔中 ... 詳細を見る
多物理场模拟物料介电特性对微波加热效率和加热均匀性的影响
针对微波反应器在生产生物柴油时加热不均匀的问题，本文在结构优化后的模型基础上，探究物料介电特性、微波频率、物料量等对微波加热效果的影响。本文所有的仿真工作均通过COMSOL软件进行，使用其中的微波加热模块进行仿真计算。在电磁场中，以材料相对介电常数建立电位移场模型。模型波导外端面设置为矩形端口，并开启端口的微波激励，模式类型采用横电（TE）模式，模数为10，模式相位为0。在研究中分频域和瞬态两个步骤进行，在频域步骤中使用稳态求解器求解微波反应器腔体内的电场分布，以FGMERS法进行迭代求解；在瞬态步骤中使用瞬态求解器求解不同时刻下物料各个位置的温度 ... 詳細を見る
飞行器雷电效应多物理场仿真研究
飞行器遭受雷击时会产生多物理效应，包括电磁感应效应、热效应和电磁力效应等。建立三维电磁、电磁-热耦合、电磁-热-力耦合等多种典型模型进行仿真分析，通过对电势、电流、温度、电磁场和力等物理量的分析，研究飞机附着点、雷电防护布局、雷电流分布、金属网/复合材料熔蚀、机舱内电磁场分布、油箱缝隙打火、结构受力等问题。仿真结果在不同程度上可以为飞行器的雷电防护提供重要参考和设计依据。本文以 COMSOL Multiphysics® 多物理场耦合软件为仿真分析工具，建立多种典型问题模型进行计算并对结果分析，说明雷电及其相关问题可以通过仿真分析进行评估和解决。 詳細を見る
基于多物理场耦合方法分析熔盐堆工况
熔盐堆是唯一一种以液态为燃料的反应堆，熔盐堆研究不同于其他反应堆。本文采用多物理场耦合方法模拟熔盐堆发生工况时熔盐堆中一些参数的变化[1-4]。我们将反应堆模型简化为一个石墨围成的空腔结构，如图[1a]。为简化计算采用二维轴对称图形，如图[1b]。分别采用流体流动接口中单向流中的湍流模式模拟熔盐流体流动、传热模块中流体传热模拟熔盐传热、传热模块中固体传热模拟石墨传热、稀质传递接口模拟反应堆中先驱核浓度、系数型偏微分方程模拟中子扩散。基于以上五个物理场耦合的情况下对一回路发生失流以及石墨发生膨胀两种工况下研究熔盐堆温度变化及先驱核浓度的变化 ... 詳細を見る
基于 COMSOL 的 HVPE 法 GaN 单晶生长过程模拟
利用 COMSOL Multiphysics® 软件中流体传热接口、层流接口、化学反应接口对 HVPE 法单晶生长过程进行模拟。建立了基于 HVPE 生长室内部结构的简单二维模型，并进行了标准的网格剖分，通过物理场耦合，并添加了生长过程中所需的生长气氛，研究了 HVPE 法进行 GaN 单晶生长过程中衬底表面厚度分布的变化规律。通过模拟结果发现，衬底表面存在显著的边缘效应，边缘处厚度显著高于衬底表面其它区域。 詳細を見る
螺旋推进器对提高微波辅助生物柴油生产效率的作用
微波辅助生物柴油生产越来越受到了人们的关注，但是，微波的不均匀加热也影响了微波辅助生物柴油的大规模生产。研究表明，连续流微波加热器可以有效地解决微波辅助生物柴油的批量生产问题[1]，螺旋推进器也可以改善加热均匀性，于是仿真带有螺旋推进器的连续流微波加热器的生物柴油生产过程，有利于优化连续流微波加热器的设计，对提高微波辅助生物柴油生产效率有重要的意义。 本文使用了电磁场、旋转机械流、流体传热和化学反应接口。电磁场中的介电系数是关于温度和物质浓度的函数，流体的热参量由流体各组分的质量比等效所得[2]。计算采用步进求解的方法，先在频域求解电磁场，所得的耗散功率代入流体传热 ... 詳細を見る
自电泳机理驱动的微纳米马达仿真模拟研究
微纳米马达是一种能将周围环境的能量转化为自身自主运动的新型智能仿生材料，其在药物的运输与释放，低维材料的合成以及软物质研究中有着重要的应用[1]。基于自电泳的双金属棒马达是研究时间最长的一类马达，它有着与自然界中类似的自组装和群体行为的特性[2]。但是其运动机理复杂且涉及到多个物理场的紧密耦合，这就为其进一步的研究和应用带来了一定的困难。 COMSOL Multiphysics® 可以方便地进行多物理场的模拟。图(1)展示了双金属棒的自电泳机理， 由于棒两端的化学反应造成了带电离子浓度的分布不均匀，进而产生自生电场驱动马达运动。其中传质过程 ... 詳細を見る
电晕放电紫外光谱仿真与测量
随着我国国民经济的持续高速发展，生活与生产的用电量越来越大，电力行业的规模日益增大。电力设备在不正常工作时，大多会产生电弧电晕，通过检测电晕电弧等目标，就可以获知电力系统设备的损害程度。然而，目前并没有对真实的电弧电晕目标进行非光子计数方式的定量化研究。本文作者研制了一套紫外外波段的面阵成像探测系统，对实验室人工制造的高电压电弧电晕目标进行了相关的分析与实验研究。 利用 COMSOL Multiphysics® 的等离子体物理场接口的 DC 放电接口，对实验所用的天梯仪器的放电行为建模，分子碰撞数据选择大气压下的空气模型，对电晕放电辉光主要贡献的成分N2+ ... 詳細を見る