技術情報とプレゼンテーション

锂离子电池在首次充电过程中，电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI膜)，永久地消耗一部分来自正极的锂，造成首次充放循环的库仑效率偏低。通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的容量和能量密度。为了研究石墨等负极预锂化过程，本文利用COMSOL软件建立石墨阴极和锂金属阳极二维电化学瞬态模型，基于锂离子电化学反应动力学、物质传递与扩散等过程，研究石墨阴极不同位置锂离子的浓度分布情况，分析电流密度和温度对石墨预锂化的影响。结果表明电流密度越大，浓差极化越大，造成石墨不同位置的嵌锂浓度分布极不均匀 ... 詳細を見る

随着高压直流输电技术的发展，直流气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）因其具有占地面积小、可靠性高、维护少等优点已得到越来越多的关注。相比交流GIS，直流GIS绝缘介质表面存在严重的表面电荷积聚问题，导致其沿面闪络特性下降，制约着直流开关设备的工程应用。为了研究直流 GIS 绝缘子绝缘特性，采用 COMSOL 分析软件，基于有限元理论，在考虑绝缘介质阻容模型的基础上，建立了直流 GIS 柱式绝缘子的电场模型，根据此模型，研究了绝缘介质不同材料特性、加压等级在交直流场下的分布规律，并进行了试验验证，为高压开关设备直流绝缘设计优化提供了技术支撑和理论依据。 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

环境污染问题日益严重，新能源汽车将逐渐成为汽车工业发展的新方向，而动力电池作为整个电动汽车的驱动核心，其安全性和使用寿命受到广泛关注。动力电池组在大倍率充放电时内部化学反应加剧，各单体电池温度急剧升高，电池单体之间的不一致性加剧，容易引发热失控等一系列安全事故。本工作采用COMSOL Multiphysics有限元软件对圆柱卷绕式锂离子电池建立3D电化学-热平均耦合有限元模型，将电化学模型与热模型结合分析电池的电化学特性以及热行为，最终建立一个安全可靠的热管理系统。 首先使用COMSOL软件的“电池与燃料电池模块”和“传热模块”这两个模块和“锂离子电池接口” ... 詳細を見る

在石油开采的过程中会产生很多的废料残渣，油基钻屑就是其中的一种。油基钻屑成分复杂，含有多种矿物油，是国家明文规定的危险废弃物，因此需要对油基钻屑进行资源化无害化处理。本文利用多场模拟商用软件COMSOL对不同几何结构参数的螺纹推进式换热器进行合理建模，研究螺纹推进式换热器的关键结构参数、螺纹转速对管侧高温烟气和壳侧油基钻屑的流动传热、阻力性能、内套管形变规律的影响关系和敏感特性。结果表明：随着螺纹转速的增大，油基钻屑出口速度、表面传热系数和流动阻力增大，出口温度升高，最大轴向位移与最大径向位移均逐渐减小；同时发现，当雷诺数Re 詳細を見る

金属丝织物声衬是应用于航空发动机短舱的新型降噪声衬，由金属丝网、穿孔板、蜂窝腔和背板组成，其中孔径仅有几十微米的金属丝网对声衬的声学性能有重要影响，因此探究金属丝网小孔内部的声场以及金属丝织物声衬内部的声场对于其降噪机理与声学特性的研究有重要意义。本文利用COMSOL中的CFD模块（高马赫数流动接口）直接求解时域下的NS方程组，对二维金属丝织物声衬在高声强下的声场进行仿真，入口处设置正弦变化的脉动压力以模拟声波入射，金属丝网小孔壁面与穿孔板小孔壁面设置为无滑移边界条件，其余计算域边界为滑移边界条件，时间推进格式选择二阶BDF格式。本文还从计算结果中提取测点处的压力信号 ... 詳細を見る

在对以聚二甲基硅烷（PDMS）为腔道材料的声表面波（SAW）微流控器件建模时，通常采用简化模型来描述PDMS的声学特性。本文以声表面驻波（SSAW）微流控芯片为例，通过三种不同的方式对PDMS腔体建模，利用有限元方法分析了腔体内部的物理场和腔体内粒子的运动过程。对PDMS腔体建模时，分别采用COMSOL中的固体力学、压力声学和声阻抗边界三种方式分析PDMS腔体对微流腔内声场和流场的影响。从结果中我们发现，PDMS中的横波并不会显著影响腔体内的声场和声辐射力场，但会对声流产生较为明显的影响，进而影响受声场和流场作用的粒子运动轨迹 ... 詳細を見る

在航空发动机中，涡轮转子的工作条件十分苛刻。涡轮盘是涡轮转子的承力主要部件，长时间工作在高转速、高温、高负荷的恶劣环境下。随着航空发动机整体性能需求的不断提升，在涡轮进口温度（Turbine Inlet Temperature, TIT）将超过2000K，传统的实心高压涡轮盘的设计转速已经达到极限，亟需进行技术突破。Cairo等人最早提出了一种新型的空心涡轮盘，将冷却气体引入涡轮盘内部进行冷却，在减重的同时，进一步突破了涡轮盘的破裂速度（极限）。但是其降低了从压气机进入高压涡轮盘的冷却气体的压力，容易造成燃气倒灌，从而发生危险。肋板可以增加换热面积，具有导向作用 ... 詳細を見る

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

煤层气开采过程中煤层所受应力、孔隙压力的变化以及气体的吸附解吸，会导致煤体骨架和孔隙体积发生变化，改变煤层的渗流能力。基于多孔弹性理论、渗流力学并考虑吸附变形，建立了煤层压裂水平井的物理模型，并建立了煤体变形和气体流动的全耦合数学模型，推导出了渗透率的动态变化模型。利用数值分析软件Comsol Multiphysics对煤层气的开发特征及规律进行了数值模拟，最终实现对模型中关键参数的敏感性和压裂裂缝参数的影响进行分析。 詳細を見る