技術情報とプレゼンテーション

可微波速冻水饺作为一种冷冻多组分食品，在微波复热过程中皮料的水分损失较为严重，为解决这一问题，有必要对其复热过程中的传热传质行为进行研究。本文建立了一个以速冻水饺为多孔介质，并将电磁场与传热传质相结合的多相多孔介质模型，其中耦合了“固体传热”、“稀物质传递”和“电磁波，频域”三种物理场，并结合了麦克斯韦方程组、质量守恒方程、相变方程及能量守恒方程，以测量得到的介电特性以及热特性为输入参数，模拟了在720W的微波功率下复热速冻水饺过程中内部温度场及水分的动态分布。结果表明不同组分的食品表现出较大加热速率以及水分损失的差异，经过180秒的复热后皮料的平均温度达到90℃ ... 詳細を見る

晶粒细化可有效减少金属凝固组织内部缺陷、提升产品质量。在钢铁冶金领域，通过脉冲磁场干预金属凝固过程以促使凝固组织发生细化是一类常见的手段。近年来人们针对脉冲磁场细晶机制提出诸多机理，为了揭示哪种或哪些机理起主要作用，有必要对脉冲磁场作用下金属熔体内部电磁效应进行研究。本文利用COMSOL Multiphysics中的磁场、流场（k-ε）和动网格技术，对模铸和连铸条件下脉冲磁场在圆柱形金属熔体内产生的磁场、感应电流、电磁力和流场进行仿真模拟研究。研究揭示了电磁场随时间演变规律，以及熔体在电磁力作用下的流动规律。研究表明磁场主要以竖直分量为主 ... 詳細を見る

三分量阵列感应测井同时测量九个磁场分量，其丰富的分量信息可用于提取地层电阻率、地层倾 角等信息。三分量阵列感应测井理论是分析仪器响应特性、研究仪器在地层中的响应机理、设计三维分量感应仪器的基础。本文使用COMSOL有限元软件建立三分量阵列感应共面线电流源发射 —接收仪器模型，利用Compiler功能编译输出.exe文件，通过MATLAB软件执行输出，研究斜井中共面线圈系的测井响应，考察仪器周围涡流，揭示不同测井响应的影响机理。研究表明，三分量阵列感应共面线电流源响应计算模块挂接在测井数字孪生平台运行稳定，仪器共面响应取决于层厚、电导率对比度、倾角等因素 ... 詳細を見る

叶片复合材料层的击穿是风电机组遭受雷击后的主要故障形式。对于低电导率的GFRP类叶片铺层而言，雷电先导作用下的强背景电场造成的电击穿可能先于回击电弧的热效应产生。为了获得GFRP铺层的电击穿机理，基于COSMOL Multiphysics软件，建立了引下线-GFRP铺层的流注放电数值仿真模型。考虑了空气域与介质层内部的粒子输运，以及气-固分界面上的电荷沉积与注入作用。通过“稀物质传递物理场” 模块、“静电物理场”模块、“边界常微分和微分代数” 模块以及“稳定对流-扩散方程接口” 模块对控制方程进行求解。依据电场梯度分布进行了网格加密与时间步设置 ... 詳細を見る

随着社会进步和发展，能源紧缺的问题日益突出。生物柴油因十六烷值高、无毒、可再生等突出优势正成为新能源开发热点。微波辅助生物柴油制备反应时间短、能耗小、环境污染少，所以设计高效的微波反应釜制备生物柴油势在必行。 针对微波反应器在生产生物柴油时加热不均匀的问题，本文设计了一种可以明显改善微波加热均匀性的夹层釜式微波反应器。然后，再引入能改善物料流体传热的搅拌桨装置。通过电磁场、温度场和流场控制强化液体物料传质传热，进而促进生物柴油的制备。本文所有的仿真工作均通过COMSOL软件进行，分别是用于计算反应器内电磁场分布的“电磁波，频域（emw）”接口 ... 詳細を見る

当高温超导体内部出现温升时，其临界电流密度会发生改变。为探索这种温度效应对高温超导磁悬浮的影响，本文利用COMSOL软件，结合AC/DC 模块及传热模块，建立了悬浮于永磁轨道上方的高温超导块材二维实体模型，以磁轨的小幅振动模拟轨道不平顺。模型基于非连续性超导体E-J磁通流动与蠕动电磁本构关系，考虑不同温度-临界电流密度Jc(T)关系表达式，研究了高温超导块材在磁场不平顺激扰下的磁-热-力动态行为特性。并探究了不同Jc(T)关系对仿真模型求解效率及收敛性的影响。该工作将为高温超导磁悬浮磁-热效应及能量损耗问题的研究提供一定的仿真手段。 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

人体的组织和器官处于正常与病变状态的电导率存在差异，通过组织电学特性的改变有望早期发现生理、病理异常，为疾病早期诊断提供数据支持。磁声电成像是一种新兴的电学成像方法，置于静磁场和声场中的目标体受到洛伦兹力的作用，而产生电荷分离，进而在目标体中形成随超声传播而变化的电流分布，通过电极或线圈检测实现信号的测量，进一步实现电特性成像。在进行电特性成像过程中，电流密度的分布对于磁声电成像系统的设计意义重大。 本文以COMSOL Multiphysics 仿真计算平台为基础，使用声学、结构力学、AC/DC模块搭建磁声电成像有限元计算模型，声学模块用于计算声场分布 ... 詳細を見る

三自由度永磁球形电动机（PMSM）是一种能够完成空间三自由度运动的结构特殊的球形电动机。电机转子体上共有4层每层10个极性交叉放置的钕铁硼永磁体，定子体上2层每层12个通电线圈，附图展示了PMSM的结构设计。 本仿真利用COMSOL软件中的AD/DC模块和多体动力学模块对PMSM进行了磁场分析、结构优化、转矩测试。 主要工作包括以下几个方面： （1）转子永磁体磁场与定子通电线圈的磁场耦合而产生电磁转矩。利用AC/DC模块对整个球形电机进行磁场仿真并分析，在此基础上对永磁体进行优化。 （2）永磁体的结构参数和结构形式会对转矩特性产生影响 ... 詳細を見る

为了提高连续流微波反应器的物料温升以及加热均匀性，设计了一种具有特殊形状管道的连续流动矩形微波反应器。运用COMSOL软件，参考了案例库中微波加热土豆的模型，将CFD模块与RF模块进行耦合计算。使用的材料为空气、水、玻璃与铜，其中水的相对介电常数与磁导率为自己输入，其余材料参数均为系统默认参数。使用的物理场包括电磁波-频域、层流与流体传热。计算所使用的研究为顺序频域-瞬态，在将流场与电磁场耦合计算之前，先对流场进行了流动稳态计算，并将此结果作为耦合研究中的初始值开始计算。运用软件改变各个参数，探究了物料流速、馈口功率 ... 詳細を見る