技術情報とプレゼンテーション

利用COMSOL&MATLAB联合完成三自由度隔振器的动力学建模，为控制算法的设计提供更准确的系统模型，结合主动隔振、被动隔振两种方式，使隔振器全频段隔振性能进一步提升。在该建模中利用了COMSOL Multiphysics模块、结构力学模块、LiveLink for MATLAB模块搭建了隔振器虚拟样机，完成从平台装配至平台闭环驱动等若干必要建模步骤，有效解决了将特殊柔性结构简化为螺旋弹簧导致的结构高阶模态丧失的问题，更能真实、全面反映系统的结构特性；同时，创新性的进行惯性传感器与隔振器的动力学耦合，最终将得到的模型系统传递函数与实际系统传递函数进行对比 ... 詳細を見る

本研究以股骨为例，建立了基于三周期极小曲面（TPMS）的P结构单胞的多孔人工骨结构拓扑优化模型。与传统均匀分布的人工骨不同，TPMS可利用均匀化理论获得多孔结构的等效弹性属性，通过等效弹性矩阵建立TPMS的相对密度与杨氏模量的关系，再依据已有人工骨材料Ti-6Al-4V的力学属性，对优化对象的材料赋予等效弹性属性，利用comsol进行拓扑优化计算得到材料体积因子，按照各部分给定的体积因子即可梯度填充相应相对密度TPMS单胞以模拟多孔骨，设计出具有优良承载性能、生物相容性和生物活性的人工骨组织。 在研究中，我们使用了COMSOL Multiphysics®进行仿真 ... 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

随着天然气需求的不断增加，页岩气作为一种重要的非常规能源，对于国家能源安全和经济发展具有重要意义。然而，页岩气的有效开采受限于对其储层微观力学特性的深入了解，宏观尺度很难获得页岩各组分的力学性质。因此，我们才用纳米压痕技术来研究页岩微观尺度下的细观力学特性，并基于X射线衍射（XRD）、自动矿物分析系统（TIMA）等先进技术分析，建立微观尺度下的固体变形-气体流动控制模型，分析评估微观产气影响机理，主要研究工作如下： （1）采用纳米压痕实验技术，对页岩进行了不同加载角度下的保持荷载实验以获得页岩微观尺度下的力学参数，如杨氏模量、硬度以及蠕变 ... 詳細を見る

天然气掺混氢气后进行燃烧发电能够降低温室气体二氧化碳的排放。在燃烧前，两种气体需要经过静态混合器以保证氢气与甲烷充分混合。此研究根据实际工况条件，建立甲烷和氢气混合的热力学及动力学模型，对比两种气体在不同几何构型混合器中混合后的均匀程度。基于混合工艺条件，首先比选了不同的甲烷氢气混合体系的热力学模型，确定了合适的混合气体密度、黏度以及分子扩散系数的计算方法；其次通过计算流体力学建模，分析了工业上常用的T型管、KSM螺旋式静态混合器和一种基于倒圆锥台几何构型的混合器在甲烷和氢气混合上的性能。以模拟计算出的分离强度作为对比指标 ... 詳細を見る

石英陶瓷因其低密度、低导热率、高透波性、耐化学腐蚀等优良的综合性能，在各型雷达天线罩体热防护结构中得到了广泛应用。热防护结构在服役时易受到高温烧蚀损伤，使用压电-导波技术对损伤进行结构健康监测（SHM）具有重要意义，成为当前研究热点。本研究借助COMSOL Multiphysics的固体传热、变形几何、固体力学、静电等物理场对石英陶瓷结构的高温烧蚀过程及压电-导波传播过程进行多物理场直接耦合仿真建模研究，仿真结果再现了石英陶瓷结构在烧蚀过程中的密度、弹性模量、几何形貌等损伤参数变化，以及导波与烧蚀损伤的相互作用。结果表明，导波对于石英陶瓷表面高温损伤是敏感的，基于压电 ... 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

本研究建立了一个海上混凝土结构腐蚀损伤的耦合模型，包括水分与氯离子传输、钢筋腐蚀发展以及混凝土开裂过程。重点研究混凝土中多孔介质毛细压力对水分和氯离子传输的影响。同时结合钢筋电化学腐蚀模型，考虑水分与氯离子的实时传输速率，计算钢筋腐蚀速率随时间的变化。最后根据生成氧化物的厚度，计算腐蚀产物对混凝土的应变，模拟钢筋腐蚀导致混凝土的开裂行为。该模型涵盖了海上混凝土结构腐蚀损伤的全过程，为混凝土结构的寿命预测提供参考。 詳細を見る

目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在两大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；针对以上问题，本文发展了基于孔隙结构特征变化的气体微观扩散模型，建立了微观尺度模型用以研究页岩基质有机质与无机质气体流动-微观变形之间的耦合作用。通过离散模型对分析了微观尺度页岩基质不同矿物组分（有机质和无机质）力学参数、孔隙结构、气体流动参数差异对气体微观扩散能力的影响机制，建立了由孔隙结构和流体压力控制的有效扩散模型描述气体微观扩散行为 ... 詳細を見る

微波消融是一种先进的局部热疗方法，已成为早期肝癌治疗的重要根治性手段之一。微波消融治疗肝癌的热力学机制对于精准化治疗策略、提升治疗效果至关重要。消融过程中组织所经历的热效应及伴随的形变特性直接关联其疗效的优劣，但临床直接测量难度巨大，建模仿真是推动该领域临床实践的有效工具。本研究通过微波与生物组织相互作用机制的数学表达，使用COMSOL Multiphysics仿真来分析消融过程中的热能分布以及由此触发的软组织热机械行为。本研究依据消融针的实际结构精确构建几何模型，并建立了电磁波与Pennes生物传热的多物理场耦合。鉴于肝脏组织电热特性对温度的敏感性 ... 詳細を見る