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
マルチフィジックスモデリングとシミュレーションは, 産業界や学術界のさまざまな分野でイノベーションを推進しています. そのことは, 毎年 COMSOL Conference でエンジニア, 研究者, 科学者が発表する技術論文やポスターで紹介される数多くの活用事例からも明らかです. 以下にまとめられた最近の講演論文集から新たなアイデアやヒントを得たり, クイック検索ツールを使用して特定の発表を検索したり, アプリケーション分野, カンファレンスの開催年や開催地で絞り込んだりできます.
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能量存储技术是减少能量浪费和节约能源的最为有效的手段之一。热化学储能技术具备高功率、大容量和低损耗的特点，在实际应用中可近乎无损耗地进行跨季节性利用，上述优点使得热化学储能近年来吸引了国内外学者的广泛关注。热化学能存储过程涉及流动、传热、传质、反应多个物理过程，为了完成实验室级测试到工业级应用的推广，储能设备的仿真模拟是必不可少的一环。为了简化计算，目前几乎所有的数值研究都假设储能材料的孔隙率为均匀且定常的；但在实际的物理过程中，孔隙率与反应程度紧密相关并随时间和空间变化。本文通过推导建立孔隙率变化的热化学储能模型 ... 詳細を見る
本课题针对“三河市汇诚光机电有限公司”生产的热牵伸辊存在的加热线圈易烧断问题进行了理论分析和软件仿真，从理论上分析了磁场和涡流的分布规律，并基于电磁场与温度场耦合计算方法，对设备的温度分布进行研究，最终通过磁场与温度场耦合计算方法，模拟计算热辊电磁加热条件下的涡流分布与传热。通过COMSOL Multiphysics建立热牵伸辊二维和三维物理模型，进行了多物理场设置，边界条件的设定和材料参数的选定，用有限元法计算热牵伸辊在不同材料下的不同部位的磁通密度模、感应电流（涡流）以及热功率和温度，讨论了辊筒和线圈的热量分布，分析了热牵伸辊线圈寿命短的原因 ... 詳細を見る
亚波长/纳米尺度波导中的受激布里渊散射是近年来集成光学、纳米光子学、非线性光学、声子学等领域的热点问题。本报告详细介绍用Comsol Multiphysics软件对这类问题进行数值仿真的技术细节，主要内容包括：（1）采用波动光学模块计算光波导模式；（2）基于pde模块中的弱形式进行弹性波波导建模与计算；（3）声光耦合系数的数值积分计算。报告中将给出具体的数值算例，并对Comsol Multiphysics对处理这类问题的优势进行总结。 詳細を見る
透明导电薄膜是柔性触摸屏、太阳能电池、透明加热器等现代设备中的关键部件。基于模板法制备的透明导电薄膜没有结电阻，具有高光学透明度及低薄层电阻，特别适用于透明加热器中。这种透明导电薄膜的电学、光学性能及稳定性与其中随机金属线网络的几何结构有着紧密关联。由于随机的金属线网络尺寸小至微米甚至纳米级，只能通过高分辨率的红外显微镜研究薄膜电加热时的温度分布情况，而其中电流的分布则要通过数学方程计算。因此，需要开发一种电-热耦合模型，探究透明导电薄膜在电加热过程中的电流及温度的分布情况，分析薄膜电加热性能与金属线网络几何结构的关系 ... 詳細を見る
气体渗流机制和渗透率演化是预测页岩储层天然气产量的重要因素。本文建立了多场耦合下的基质和裂缝的动态渗透率演化模型，并将其整合到COMSOL求解器中，并利用岩土力学和地下水流模块求解。此外，分析了基质收缩和应力敏感性对渗透率的影响。研究结果表明，孔径增大会增加页岩储层的气体渗流能力。与常规储层相比，由于气体多重流动机制，在小孔（1-10 nm）和低压（0-5 MPa）下，基质表观渗透率与达西渗透率之比高出约1-2个数量级。流动机制主要包括表面扩散，努森扩散和滑移流动。同时基质收缩和应力敏感性的综合影响导致纳米孔闭合，与基质初始渗透率相比，渗透率下降约1个数量级 ... 詳細を見る
我国南海地区常年高温高湿、雨量充沛、太阳辐照强度大，风速大且风中包含大量水汽，处于多强场耦合的热带海洋环境下，建筑围护结构承受着远高于大陆地区的热湿压力。尽管我国已开始对南海地区进行开发建设，但尚无相应的建筑热工设计指标体系进行指导，使得热工选材无据可依，围护结构设计有所失真。作为指标体系建立的重要基础研究工作，探究极端热湿气候下围护结构热湿耦合传递特点具有重要的科学价值和实际意义。本文针对南海地区建立了一维瞬态热湿耦合传递模型，利用Comsol数学模块系数型PDE接口进行了求解，探讨了热量传递、水分传输过程中相关参数的变化特点 ... 詳細を見る
本文提出了一种复合材料纤维排列的随机结构建模方法。该方法使得对纤维束中纤维单丝层面的随机排列结构对渗透性和流动特性的影响等研究成为可能。本文考虑了四个参数，包括三个微观结构参数：纤维束中域的边长L、纤维单丝半径值波动范围△R、纤维单丝间最小间距δmin和一个宏观参数：孔隙率ε。对纤维随机排列的多孔介质横向饱和流动进行了有限元分析，并采用Morris全局灵敏度分析（GSA）方法，研究了四个参数对渗透率的影响。结果表明宏观参数气孔率ε对纤维增强材料的渗透性能影响最大。 詳細を見る
This presentation summarizes the digital twin (DT) concept and how it can be implemented in COMSOL Multiphysics®. Concepts such as real and virtual spaces, high-fidelity models, and lightweight models are explained in the context of DTs. 詳細を見る
