技術情報とプレゼンテーション

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

飞行器遭受雷击时会产生多物理效应，包括电磁感应效应、热效应和电磁力效应等。建立三维电磁、电磁-热耦合、电磁-热-力耦合等多种典型模型进行仿真分析，通过对电势、电流、温度、电磁场和力等物理量的分析，研究飞机附着点、雷电防护布局、雷电流分布、金属网/复合材料熔蚀、机舱内电磁场分布、油箱缝隙打火、结构受力等问题。仿真结果在不同程度上可以为飞行器的雷电防护提供重要参考和设计依据。本文以 COMSOL Multiphysics® 多物理场耦合软件为仿真分析工具，建立多种典型问题模型进行计算并对结果分析，说明雷电及其相关问题可以通过仿真分析进行评估和解决。 詳細を見る

目前广泛使用延性金属网作为碳纤维增强复合材料（CFRP）的雷击直接效应防护手段。在防护设计中，为了在加强防护效果和减轻部件重量之间取得最优设计，需要研究被防护部件铺设不同规格延性金属网时的电流和温度分布。但延性金属网的网格尺寸与被防护部件尺寸之间的存在巨大差异，精细建模时需要大量计算资源。本文对延性金属网建立一体化的雷击热损伤等效模型，推导出等效模型所需要的电导率、热容、导热系数、密度等参数，并将等效模型计算结果与试验结果进行对比。对比结果表明：本文所用的等效仿真方法可以有效反映各规格金属网的烧蚀程度，铺设金属网能提供有效的雷击直接效应防护 ... 詳細を見る

高温气冷堆中使用了大量的碳素材料，作为多孔材料，碳素材料含有一定水分等杂质。为了减小反应堆高温运行条件下的堆内材料腐蚀，高温堆在初装堆和事故后需要对一回路进行严格的加热除湿操作。目前一回路加热除湿主要是依靠主氦风机旋转，将动能转换为热能来提升温度。本文将采取另外一种方案，在蒸汽发生器处增加外加热源来加热一回路工质。基于大型商用软件COMSOL Multiphysics建立高温堆内一回路加热的流动传热模型，对两种加热方案的一回路升温过程作数值分析，为高温堆加热除湿方案的选择提供有益的指导。本文中使用的物理场为传热——共轭传热——湍流，多物理场耦合为非等温流动。 詳細を見る

反应堆内固有的多物理场环境使得核燃料的堆内行为演化十分复杂，除了传统的热、力学现象外，反应堆内中子辐照场对核燃料性能演化具有至关重要的作用，主要体现在：1）中子辐照将引起材料内部发生显著的微结构演化，这一方面将影响燃料及包壳材料的热物理性能，另一方面，材料微结构演化将引起特殊的宏观变形现象，例如辐照肿胀、辐照生长等；2）核素裂变产生的难溶性或易挥发性裂变产物在燃料基质内积累、扩散、聚集并最终释放进入气腔引起的裂变气体释放现象。为了准确预测反应堆内燃料元件的热、力及辐照性能演化，本文基于多物理场耦合分析平台COMSOL，搭建了棒状燃料热-力-辐照耦合性能分析工具 ... 詳細を見る

本文基于热传导方程，采用COMSOL有限元模拟软件中的固体传热接口研究TC4钛合金在进行飞秒激光表面扫描过程中的温度场变化。模拟采用控制变量法，通过改变不同的加工参数（脉冲能量、重复频率、扫描速度等）模拟飞秒激光加工对TC4钛合金表面瞬时最高温度的变化的影响。模拟结果表明，在多脉冲飞秒激光照射下，单个脉冲能量越高，热积累的平衡温度越高；脉冲重复频率越高，表面接受总能量越多，热积累平衡温度越高；扫描速度可以影响热积累的平衡，改善材料因表面最高温度过高而发生的氧化或熔化等不良现象。模型的模拟结果与经过验证的基于Matlab软件的数值模型的模拟实验结果相近 ... 詳細を見る

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

TRISO（TRistructure ISOtropic）燃料颗粒不仅是在役高温气冷堆燃料元件的核心部件，同时也是下一代用于水冷反应堆的全陶瓷微密封（FCM）耐事故燃料（ATF）元件的关键组成部分。TRISO燃料颗粒由内核部分和包覆层两部分组成，其中内核部分包括球形UO2或UN燃料核芯和包围核芯的疏松热解碳缓冲层，包覆层由内向外依次为内致密热解碳层（IPyC层）、碳化硅层（SiC层）和外致密热解碳层（OPyC层）。基于COMSOL Multiphysics®多物理场耦合有限元软件开发了TRISO燃料颗粒的三维热学-力学-裂变产物扩散耦合分析模型 ... 詳細を見る

Academician Yao is an expert in nonlinear optics and THz studies and also a consultant of Chinese government for scientific development. In this talk, he introduces various research progress based on COMSOL Multiphysics analysis of his team, including photonic crystal devices (both ... 詳細を見る