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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This study investigates the thermal deformation process in Surface Thermal Lensing (STL), a non-destructive technique used to characterize optical materials based on their absorption properties. A fused quartz sample (10mm10mm3.3mm) was modeled with adiabatic free boundaries on the upper ... 詳細を見る
宽波段 X 射线望远镜（Wide band X-ray Polarization and imaging Telescope, WXPT）是新一代空间卫星探测项目，其科学目标是通过宽波段X射线观测，揭示黑洞，中子星等致密天体的高能辐射机制和宇宙中的极端物理过程。其预计装配多种类探测器组合探测至 500keV能段，其科学目标是通过宽波段X射线观测，揭示致密天体的高能辐射机制和宇宙中的极端物理过程。超导边沿转变探测器（Transition edge sensor,TES）因其极为优异的能量分辨性能，成为WXTP项目在3-60keV能段探测的有力竞争者 ... 詳細を見る
本文提出了一种新颖的介电激光加速器（DLA）结构，该结构利用三角梯度介电介质来增强逆切伦科夫效应（Inverse Cherenkov Effect, ICE），从而实现高梯度加速。逆切伦科夫效应是带电粒子从外部激光场中持续获取能量的过程，这在传统切伦科夫效应中是相反的，即粒子发射辐射。通过在介质中精确控制激光束的传播，可以产生一个与粒子速度同步的纵向电场分量，实现连续的净能量增益。为了验证这一概念并分析其性能，我们使用 COMSOL Multiphysics 进行了系统的仿真研究。仿真模型由一个位于自由空间域中的介电结构组成。我们应用散射边界条件（SBC ... 詳細を見る
高效光伏发电是以清洁能源实现未来碳中和的重要环节。钙钛矿/晶硅叠层电池是光伏降本增效的新兴技术之一。半透明钙钛矿电池作为叠层的顶部子电池，其在实际运作中的稳定性尚需提升，是左右最终叠层性能的关键。室内加速老化测试是稳定性表征的一环，其通过在时域中的电流-电压（i-V）数据将电池的性能可视化，生成的庞大数据可使用光电模型进行深入解析，以辅助阐明老化机理。然而，光电模型的计算效率并不能满足同时处理大量i-V数据的需求。基于此问题，我们通过实验数据与COMSOL仿真数据结合的方式，训练替代光电模型的高效神经网络代理模型，以实时辅助电池稳定性数据表征（示例图见图1）。 ... 詳細を見る
反谐振空芯光纤通过其包层中精心设计的微结构空腔，将光限制在空气纤芯中传播。与实芯光纤相比，反谐振空芯光纤具有极低延迟、超低损耗、和低非线性系数等优势，这些优势在高功率激光传输、长距离通信等方面具有至关重要的作用。尽管优势突出，但空芯光纤目前仍面临一些固有的缺点和工程挑战。 反谐振空芯光纤复杂的微结构可能使其在抗拉、抗压等机械性能上略逊于实芯玻璃光纤。在实际使用中，往往会受到弯曲敏感性和压力敏感性等因素制约。因此需要使用COMSOL Multiphysics软件进行仿真。 为此，使用了结构力学模块仿真了在受力状态下光纤的形状。仿真结果表明，光纤在涂敷层中发生了微小的形变 ... 詳細を見る
本研究聚焦于金属薄膜孔阵列中的表面等离极化激元（SPP）行为，提出了一套可统一描述近场与远场特性的波函数理论。该理论将孔边缘的电荷振荡等效为赫兹偶极辐射，并在二体耦合模型的基础上引入多体相互作用修正，构建了能够定量预测 SPP 近场增强效应与远场透射特性的物理框架。 为验证理论的准确性与普适性，利用 COMSOL的波动光学模块建立了金属薄膜孔阵列的三维有限元模型，输入金属色散参数、阵列几何结构及入射光条件，并施加端口条件与周期性边界条件/PML吸收边界条件，计算了近场电场分布、功率流密度以及远场透射谱。COMSOL 仿真在揭示孔边缘局域电场增强 ... 詳細を見る
基于COMSOL的太赫兹光电导天线（Photoconductive Antenna，PCA）仿真研究主要分为二维模型和三维模型。二维模型存在准确性不足、无法研究辐射空间取向等局限；三维模型则需要消耗大量计算资源，对于参数优化研究可行性较低。针对此问题，本工作利用COMSOL半导体模块构建二维条件下光电导器件的光响应及光电流激发的物理模型，进一步构建三维空间太赫兹波激励与传播的物理模型，天线表面电流及太赫兹波的传播如图1所示。图2展示的是基于H型偶极子天线结构的三维远场辐射示意图。基于此模型 ... 詳細を見る
本研究专注于设计一款用于将光线高效耦合至石英棒进行导光的菲涅尔透镜。该透镜核心特点是具备极宽的光谱范围（200nm-1200nm）和超广视场角（165°），可以最大限度地收集和导入光线。研究的难点在于如何在如此宽的光谱和极大的入射角范围内，优化透镜结构以及石英棒尺寸，形状来实现最高的导光效率，所以设计的首要目标是最大化进入石英棒的光通量，并保证石英棒有较高的导光效率。 利用COMSOL的射线光学模块构建了包含菲涅尔透镜和石英棒的完整导光系统模型。通过追踪大量从不同角度入射、不同波长的光线，软件能够精确统计最终被捕获并引导至石英棒的光线比例，从而直接量化透镜的集光性能 ... 詳細を見る
设计了一种新型的介质激光波荡器。该设计的核心是一个周期性的介质结构，其两侧形成一个真空通道。通过引入两束特定波长的相向传播的平面激光波，在该真空通道内激励并产生一个相位同步的周期性电磁场。主要难点在于如何设计介质结构，使其在激光作用下，能够最大化提供偏转作用的横向电场Ey，同时必须将其他方向的场分量（如纵向场 Ez和加速场 Ex）对电子束的影响降至最低。 利用 COMSOL 求解了在两束相向传播的激光照射下，该周期性结构内部真空通道中的电磁场分布。通过仿真，验证即是否能成功在通道中心产生期望的周期性横向偏转电场，直观地展示电场沿不同方向的变化规律，从而评估波荡器的性能 ... 詳細を見る
光纤拉锥技术是一种广泛应用的光纤后处理手段，通过对光纤形状和光学性能的调整，可以制造各种光纤器件，进而拓展光纤在传感、通信和非线性光学等领域的应用。拉锥过程中，需将光纤加热至二氧化硅的玻璃化转变温度以上，使其由玻璃态转变为粘流态，并通过在加热区施加拉力实现光纤的形变。有效控制该过程中的温度场和力学应力场对实现高精度光纤拉锥至关重要。 本研究利用COMSOL Multiphysics的多物理场耦合能力，构建了一个综合考虑固体传热、层流和动网格的光纤拉锥仿真模型。通过模拟光纤在高温区的受热过程及粘流态下的变形行为，该模型能够真实再现拉锥过程中热源 ... 詳細を見る