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
飞秒激光烧蚀TC4钛合金形貌的数值模拟
TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... 詳細を見る
锂离子电池不同组件产热功率分析
锂离子电池的温度均匀性是影响电池充放电性能的重要指标之一，由于在放电过程中电池每个组件的产热情况不同，导致电池的温度分布不均匀，会给电池带来一定的安全隐患。因此利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立了LFP方形电池的热-电化学耦合模型，用以计算放电过程中电池各个组件产热，根据仿真结果可以得到电池各组件在放电过程中的产热功率及温度分布情况，从而为锂离子电池的结构设计提供理论参考。 模型的建立主要应用到COMSOL软件中锂离子电池接口及固体传热模块，其中锂离子电池接口用于建立电池的电化学模型，模拟电池充放电过程中电池内部的电化学反应 ... 詳細を見る
充电模式对锂离子电池热安全性的影响分析
电动汽车领域的发展让锂离子动力电池的充电模式成为焦点，不同充电模式对锂离子电池的热安全性影响不同。借助COMSOL Multiphysics平台，通过设置锂离子电池接口和传热接口建立了电化学-热耦合模型，研究了常规充电模式中的恒流充电和恒流恒压充电模式、快充模式中的多阶段恒流和脉冲充电模式对锂离子电池热安全性的影响。研究结果表明：恒流恒压充电模式在各性能上优于恒流充电模式，但并不符合快充需求。提高多阶段恒流充电模式初期充电倍率的同时增加充电阶段可缩短充电时间、保证充电容量。脉冲充电模式增大脉冲占空比和适当缩短脉冲宽度可提高充电性能和保证充电过程中锂离子电池的热安全性。 詳細を見る
使用模型方法创建随机几何
在岩石传热、岩石渗流以及一些和多孔介质有关的领域的仿真中，不可避免的需要用到随机几何。但是三维随机几何建模几乎无法手动完成，必须借助于程序自动建模。利用comsol的API接口结合Java语句可以实现这一功能。在comsol的app开发器下的方法中能够进行代码的编辑。具体创建思路如下：假定物体为一个111的块体，然后在块体中生成位置随机、角度随机的椭球体。随机性可以用random函数保证，但是这样生成的椭球会重合。为了保证生成的椭球不重合，需要先生成第一个随机椭球，并添加进累积选择中(CumulativeSelection)，然后将累积选择 ... 詳細を見る
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
激光切割碳纤维复合材料
近年来，碳纤维复合材料以其刚度高、模量高、强度大、质量轻等优点在工业界得到了广泛的应用。当采用高速铣削等传统方法加工碳纤维增强复合材料时，常出现如刀具磨损，复合材料分层、加工后材料性能变差等问题。而激光切割通过激光束熔化、汽化材料表面实现对材料的去除。由于不直接接触复合材料，从而避免了传统加工方式中存在的诸多问题。 为了研究激光切割碳纤维复合材料的工艺，采用COMSOL软件模拟了碳纤维复合材料板的激光打孔过程。在研究中，使用COMSOL软件中的固体传热模块和几何变形模块进行仿真。首先，通过在复合材料板表面加入面热源，模拟红外激光束对材料表面的加热作用。然后 ... 詳細を見る
二相流模型在盖板玻璃工业中应用
在溢流法(Overflow Method)盖板玻璃制造中，原料进入窑炉后高温熔解，而后经由铂金通道做澄清消泡和搅拌的动作，最后进入成型磗溢流而出成板材，下拉退火，切板进入后端制程。业界对盖板玻璃要求愈来愈高，尤其近日 Iphone12 推出的微晶玻璃前盖，更是将盖板玻璃制造工艺推进到全新高度。高质量的盖板玻璃工艺控制非常精密，整体制程的流场、温场、电流密度…等等需有完整科学化的研究。Comsol Multiphysics 提供了方便使用的二相流模型可供调用，例如，Dispersed multiphase flow models (bubbly flow…等等) ... 詳細を見る
生物颗粒光声功率谱的有限元数值模拟研究
定量分析生物颗粒形态的变化可以为疾病诊断提供依据。例如血红细胞形态的变化常常会伴随有相应的血液疾病[1]，细胞的癌变常常伴随有细胞核形态的变化[2]等等。无标记的光学显微成像技术已经可以对生物颗粒的尺度和形状进行直接测量。光声显微成像技术 (PAM) 利用生物颗粒固有的吸光本领，已经可以对单个生物颗粒（如细胞和细胞器）进行成像[3]。 最近，光声流式仪(the photoacoustic flow-cytometry)已经实现了对单个生物颗粒进行连续检测[4]。然而，为了在大量的生物颗粒中快速检测生物颗粒的形貌，最好的方法是并非对其进行直接成像，而是采用高频光声显微技术 ... 詳細を見る
血管对肿瘤的光热疗法的影响
引言：激光诱导间质肿瘤热疗法是一种可使生物组织局部地方凝结坏死的肿瘤疾病治疗方法，目前已经用于肝、脑等各部位的肿瘤治疗[1-2]。为了更好地进行肿瘤疾病的治疗，需要实时地对组织的温度和热损伤进行监控，而检测技术很难实现对肿瘤治疗过程的实时监测，故数值计算成为研究光热疗法的有力工具[2-6]。本模型将生物组织光传输的物理场与热传输的物理场相耦合，考虑组织光热参数随温度变化的情况，研究了肿瘤周围含有大动脉的情况时组织的温度分布随时间的变化情况，研究结果对指导临床医学肿瘤治疗有重要意义。 COMSOL Multiphysics® 的软件使用： 几何模型：如图1所示 ... 詳細を見る
微波多模腔金属边界移动对加热的影响研究
本作品通过研究微波炉矩形金属璧的单向移动，实现腔体内电场分布的变化，从而达到调节作用腔体内各点的电场分布的目的。图表1为仿真几何模型示意图，除了腔体内部的小块土豆，其余的腔体材料均为理想导体铜，腔体内为标准大气压下的空气。图表1中300mm30mm350mm矩形块的设计是为了更便捷地计算移动后的网格。本次仿真沿x轴正方向向外移动2的外侧面金属壁来实现腔体的移动。端口激励源为TE10模、频率2.45GHz、功率700W、相位为0的微波。图表2为金属壁移动示意图，通过软件的移动网格接口实现移动金属壁的仿真。仿真结果良好 ... 詳細を見る