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
基于 COMSOL 的 LEC 法 GaSb 晶体生长仿真
采用有限元模拟软件 COMSOL Multiphysics® 对液封直拉法（LEC）生长锑化镓（GaSb）晶体的物理过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转与坩埚旋转工艺对 GaSb 固-液界面形貌的影响。模拟结果表明，晶体旋转与坩埚旋转工艺将导致强烈的熔体强制对流，并进一步影响固液相变物理过程。上述工艺将分别具有促使凸向熔体的固液界面曲率减小和增大的作用，且同等转速条件下，坩埚旋转对固液界面形貌影响更大。基于上述模拟结果优化了实验中坩埚转速、晶体转速参数，最终获得了近似“平面”形貌的固液界面，由此获得了低位错密度的 GaSb 单晶。 詳細を見る
热管与相变材料相结合的锂电池热管理研究
引言 采用相变材料的汽车电池热管理技术已经被广泛研究，利用相变材料的相变潜热对电池进行温控，能有效降低电池高倍率工作条件下的电池温升，提高温度均匀性[1,2]。热管作为一种高导热，紧凑型，形式灵活的换热器件，也被用于电池热管理之中[3,4]。本文针对相变材料与热管相结合的换热结构，对该结构的换热特点，以及对影响该结构换热效果的相关参数进行了数值模拟研究。 COMSOL Multiphysics® 的使用 利用 COMSOL Multiphysics 中的电化学模块和传热模块，建立了二维的电池-热管-相变材料“三明治”结构（图1）。电池部分采用了热 ... 詳細を見る
基于 COMSOL 的 HVPE 法 GaN 单晶生长过程模拟
利用 COMSOL Multiphysics® 软件中流体传热接口、层流接口、化学反应接口对 HVPE 法单晶生长过程进行模拟。建立了基于 HVPE 生长室内部结构的简单二维模型，并进行了标准的网格剖分，通过物理场耦合，并添加了生长过程中所需的生长气氛，研究了 HVPE 法进行 GaN 单晶生长过程中衬底表面厚度分布的变化规律。通过模拟结果发现，衬底表面存在显著的边缘效应，边缘处厚度显著高于衬底表面其它区域。 詳細を見る
基于 COMSOL 的 PVT 法 AlN 晶体生长仿真：温场对生长驱动力的影响研究
分别从软件模拟和晶体生长实验两方面对衬底表面的温度分布进行研究，进而达到控制 AlN 蒸气在衬底表面过饱和度的目的。理论上，结合异质形核理论（图1 (a)-(c)），采用 COMSOL Multiphysics® 模拟软件对坩埚结构的温度分布进行模拟仿真(图1(d))，模拟结果表明：复合型衬底可以显著地改变衬底表面的温度分布，进而改变衬底表面 AlN 气氛的过饱和度，实现对晶体生长驱动力[1]的控制；实验上，采用 PVT 法 AlN 晶体的生长实验验证了软件模拟结果。采用复合型衬底生长 AlN 晶体时，通过对衬底表面的温度分布调控，如图1 (c)-(g)所示 ... 詳細を見る
基于等效热模型的三维封装快速热仿真技术
近年来，三维系统级封装技术逐渐成为人们的关注焦点，是下一代集成电路封装设计最有发展潜力的实现方案。然而，热管理是系统级封装技术需解决的关键问题。图1是典型的系统级封装结构，包含堆叠芯片、硅通孔、封装基板、热界面材料以及多层凸点结构。若对该结构的所有细节进行建模，将会消耗巨大的计算资源，导致分析效率非常低下。因此，本论文将封装中的硅通孔层以及凸点层等复杂结构进行等效处理，提取它们在水平和垂直方向上的等效热导率以及等效比热容、等效密度等参数。例如，在建模过程中，采用 COMSOL Multiphysics® 传热模块对硅通孔层的水平方向等效热导率进行提取，边界设置如图2所示 ... 詳細を見る
基于 COMSOL 的激光抛光过程仿真与机理分析
作为一项重要的材料表面处理技术，抛光直接影响着材料表面粗糙度等表面质量评价参数。随着微纳技术和精密制造的发展，工业应用中对材料表面粗糙度的要求越来越高，对抛光技术的综合要求也随之越来越高。然而，一些传统抛光方法的弊端日益凸显，无法再满足工业需要。激光抛光作为一种非接触式抛光技术，避免了传统抛光技术的磨痕，作用区域可控，可以对选定的区域进行局部抛光，也可以对复杂结构、机械不可达或难接近结构进行抛光。本文基于传热学和流体力学的基础理论，利用多物理场耦合有限元软件 COMSOL Multiphysics®，建立激光抛光过程的热-流-自由液面变形有限元模型，分析了表面张力和 ... 詳細を見る
介质深层充电的电场与热场耦合计算
摘要：在太空高能带电粒子作用下，航天器上存在绝缘介质深层充电的危险。介质内沉积电荷导致局部出现强电场（达到107V/m），有可能造成介质击穿放电。一方面，充电过程与介质电导率密切相关，而电导率受温度影响显著，另一方面，介质中的通电导体发热会影响介质的局部温度，于是有必要综合考虑介质中电场与热场的耦合变化过程。对此，我们建立了考虑电场与热场耦合变化的介质深层充电模型，并采用 COMSOL Multiphysics® 软件，实现了数值求解。结果表明，在一定的空间辐射环境下，考虑热场是十分重要的，热导率会对充电结果产生不可忽视的影响 ... 詳細を見る
微波干燥电磁场、多相传输及大变形三维耦合模型
引言：微波干燥过程涉及多物理场的耦合，物理过程十分复杂。不仅有被加热物质的形态改变，还有气态、液态和固态三相的相互作用。为了更清楚地理解微波干燥过程，本模型将电磁场、多相流和物理变形用相应的方程耦合到一起建模分析，并用相应的物理参数表征微波干燥过程。（图1） COMSOL Multiphysics® 的使用：借鉴微波加热接口土豆模型，添加气体和固体传热接口以及自定义方程，用方程和参数实现多物理场耦合。实验模型中，干燥物为土豆，且被视为多孔弹性介质。物质变形用相应的矩阵来表征。 结果：在仿真结果的基础上，利用家用微波炉干燥土豆，设计实验 ... 詳細を見る
激光熔覆过程中的传热传质研究
基于 Level-Set 界面跟踪方法建立了激光熔覆过程的三维瞬态数值模型，研究了瞬态熔化和凝固过程中传热传质的演化规律。该模型使用 Level-Set 方法跟踪熔池气/液界面，采用焓－多孔度（enthalpy-porosity）方法得到了固/液界面之间的糊状区，并考虑了质量添加、材料熔化/凝固、热毛细效应（Marangoni效应）、浮力效应、活性元素质量传输等对熔池流动和界面的影响。通过该模型，具体分析了质量添加、力和界面平衡条件对熔池气/液界面的影响，以及由熔池温度/浓度分布引起的热毛细效应、金属材料的熔/凝过程和熔池流动形式对熔池固/液界面的影响。结果表明 ... 詳細を見る
稳态磁场对激光熔凝熔池的抑制作用研究
激光熔凝通常被作为材料表面的最终处理工艺，然而激光熔凝处理后，材料表面容易出现高低起伏的波纹，降低了其表面质量。因此，为了在激光熔凝处理后获得平整的表面，同时降低后续机加工所需的成本和时间，本文提出了利用稳态磁场抑制激光所致熔池运动的方法。以固液相变统一模型为基础，建立了考虑热传导、流体运动、相变及电磁场作用的多物理场耦合2D瞬态仿真模型，将洛仑兹力以体积力形式添加到动量方程源项中，并利用移动网格（ALE）的方法在模型中计算了熔池表面的运动形态 ... 詳細を見る