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.
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射频变温压差膨化是一种新型的无油膨化技术，目前已被应用到原切薯片制备过程中。薯片膨化过程中涉及了质量、动量、能量运输以及材料的大体积形变。开发出能够描述热量和水分传输、快速蒸发和大变形的基本模型，有助于了解并优化影响膨化过程的各个因素。本研究结合COMSOL软件中固体传热、固体力学、射频磁场等模块进行了耦合分析。我们采用电磁热多物理场来耦合电流与固体传热模块，研究了不同环境与设备参数对薯片加热的影响；通过吸湿膨胀多物理场，水分变化的稀物质传递模块与固体力学模块中的结构变化相耦合，利用空气中水分输送来模拟环境气氛的变化；在膨化变形过程的瞬态模拟中 ... 詳細を見る
万物互联和智能工业化发展为射频集成电路和 MEMS 微纳结构器件的高密度异质集成带来了全新的发展机遇，构建逼近物理真实的建模和工程EDA 难度很大，但对芯片高质量工艺和性能的发展至关重要。射频系统内部的高密度异质集成的多物理场力－电磁－热往往是弱耦合效应，但两两之间确是强相互作用。本报告将以具体器件的多物理场强耦合相互作用的模型为例，讨论微波集成电路内部有源电路的电磁场－路协同技术以及半导体器件电－热耦合效应、新型器件FBAR滤波器内部的力－电磁－热耦合效应，以及工作频率更高的光学MOEMS微纳结构的力－电磁－热、声阻尼场的多场耦合问题。针对高密度异质集成的多物理场问题 ... 詳細を見る
传统光学镜片在制造后规格固定，无法调节。尽管空间光调制器（SLM）能够实时调制光的相位或强度，但其分辨率、速度和功率限制使其在高功率或高帧率应用中表现不佳。可变形镜（DM）和微透镜阵列（MLA）因反馈回路复杂和响应速度较慢，难以满足超快脉冲激光器的要求。声光效应通过调节介质的折射率来实现光束调制，为克服这些局限性提供了有效的解决方案。在本研究中，我们使用了 COMSOL Multiphysics® 软件中的压力声学、固体力学、电路、几何光学和静电场模块进行仿真。首先，我们开发了一个二维声学透镜模型，以模拟液体在压电陶瓷片振动影响下形成的声压场 ... 詳細を見る
基于COMSOL仿真射频消融的热传导问题研究 程家幸1 吴浪2 1.东南大学工程力学系，南京210096 2.南昌大学抚州医学院，抚州344100 摘要：在临床医学中，肿瘤的治疗方法不仅有传统的手术治疗，现如今消融术也是一种对早期乳头状肿瘤以及某些原发性不可切除的肿瘤早期阶段较好的医疗手段[1]。在本案例中，利用COMSOL Multipyhsics软件平台构建了一个具有20个“钩子”的电极，通过传热接口仿真电极加热使温度传导到周围组织以杀死细胞。其中，比较已存在的射频消融仿真案例[2] ... 詳細を見る
在处理波导驱动的磁性材料时，需要用到本课题组基于COMSOL平台开发的微磁学模块[1-3]与COMSOL自带的射频模块耦合。两个模块的耦合方法为互相交换一个物理量：微磁学模块将解出的磁化强度m导入到电磁波模块本构关系的磁化强度中；而电磁波模块将解出的磁场强度h添加到微磁学模块的有效场中。 依据任务的不同，我们可以选择不同的电磁波模块。对于求解静磁自旋波的问题，AC/DC中的mfnc模块即可符合需求。该模块既可以与微磁学频域模块联合进行频域求解，也可以与微磁学时域模块联合进行时域计算。但是对于存在电磁波导的问题，由于我们有端口的需求，以及体系具有可比拟几何尺度的电磁波长 ... 詳細を見る
电磁辐射对燃油危害是加油站、炼油厂、油气基地等大型设施禁用手机和其他无线通讯设备的重要原因。不同于静电对燃油蒸气的危害，本文的研究重点在于分析不同频率下的射频放电击穿特性。基于射频等离子体鞘层模型，通过多物理场仿真，分析了12M~300MHz频率下的氩气射频放电过程。仿真结果表明，当激励频率大于雪崩击穿临界频率时，两侧极板附近会形成随激励周期变化的鞘层区，中心区域为准电中性的等离子体区。同时，当激励频率远小于等离子体频率时，鞘层会促进极板附近的γ电离过程；随着频率增大，鞘层特性会逐渐退化，而中心区域的α电离过程会增强。此外，放电特性曲线表明，频率越高，板间放电电压越小 ... 詳細を見る
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
掺Yb3+大模场光纤放大器在高功率激光泵浦时，增益离子的量子亏损和材料的本征吸收会导致光纤内部温度的整体上升。由于石英材料的热光效应，光纤整体的折射率会在温升条件下再分布，形成沿着光纤轴向分布的长周期折射率光栅。微扰的折射率光栅会诱导信号光基模和高阶模之间发生模式耦合，使激光能量从基模向高阶模转移，形成横向模式不稳定现象(Transverse mode instability, TMI)。首次采用多物理场仿真软件COMSOL中的电磁波频域模块和固体传热模块，结合Matlab软件编程进行联合仿真，对TMI产生时光与热相互作用的动态过程进行全数值有限元仿真 ... 詳細を見る
超声波无损检测是一种相对成熟的技术，具有快捷、准确、高效等优势，广泛应用于医疗、制造、建筑等行业。在道路检测领域，由于沥青路面材料的复杂特性，特别是粘弹性，限制了超声波无损检测的大规模商用。同时，考虑到粘弹性介质对频率敏感度很高，入射频率的合适与否直接决定了超声波检测的效果。因此，本文以入射频率为变量，探究其对超声波在沥青路面中传播衰减的影响。 建立二维模型，主体分为沥青路面结构和压电换能器两部分，属于声学、电学与力学的多物理场耦合。沥青路面结构部分使用“固体力学”模块，根据实际情况，结构分为三层并分别定义材料参数，同时用Kelvin-Voigt模型表征其粘弹性 ... 詳細を見る
在电磁兼容领域中，除了电磁干扰还会存在毁灭性的电磁辐射危害。其中电磁辐射对燃油危害的研究关键在于掌握射频放电的击穿特性，为研究不同频率的击穿特性，本文基于电磁场和电路理论，以飞机油箱口结构为例构建了氩气射频放电前后的等效电路模型，并简要分析了射频放电规律。根据电磁场和电路理论，飞机油箱口放电结构等效为圆柱型交流电容，等效电路的并联电阻阻值随气体的导电性能变化而变化，能有效表征气体击穿电离程度的高低。仿真研究表明，相同激励电压条件下，频率越高，气体越容易击穿，等效并联电阻阻值越低。气体击穿电离程度随频率升高存在不连续放电、连续稳定放电、积累效应和雪崩效应四种不同的放电规律。 詳細を見る