技術情報とプレゼンテーション

高温超导磁悬浮轴承是超导磁悬浮系统的重要应用之一。在高温超导悬浮系统的数值计算过程中，描述超导体和永磁体的相对运动是一个相对复杂的问题。针对这一问题，我们利用COMSOL Multiphysics ®软件，对永磁域和超导域分别求解磁标势和磁场强度，然后再耦合处理。求解磁标势的区域可以方便地使用非连续性网格来保证物理场的连续性，从而有效解决超导体和永磁体相对运动的问题，并且针对复杂的结构也能够方便建模，快速求解。本文针对某径向型高温超导磁悬浮轴承进行了计算，能够得到与实验较为吻合的数值结果，验证了方法的有效性，这对超导磁悬浮轴承的设计、优化及特性研究具有一定的工程意义。 ... 詳細を見る

多晶硅真空定向凝固过程本质上是一个热科学的问题，其整个过程中涉及的传热、熔体流动、热应力与晶体生长相互协同、相互作用。因此，探究定向凝固过程中传热特性、熔体流动行为、热应力大小以及不同下拉速率对晶硅铸锭内的位错、晶界等缺陷之间的影响规律的深入理解是获得高质量晶体和高效多晶硅的前提和基础。 为此初步建立了多晶硅真空定向凝固过程的温度场—速度场—应力场耦合模型，模型中主要使用固体传热、表面对表面辐射、固体力学、层流和动网格物理场接口以及Marangoni效应等多物理场接口。通过模拟计算发现Marangoni对流会导致硅熔体流动速度增大3倍以上 ... 詳細を見る

为了提高质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的效率、延长其寿命，水管理是必须解决的问题。由于原位观测电堆内部水传递状态难度较大，研究PEMFC机理并进行建模，以此预测电堆内部水传递状态具有重要意义。 本研究利用COMSOL Multiphysics®建立了沿质子传递方向的PEMFC一维动态机理模型。模型采用多孔介质中的多相混合物传递理论描述两相流，并对催化剂层的Schroeder’s paradox进行了数学描述。模型将PEMFC划分为阳极GDL、质子交换膜和阴极GDL三个域 ... 詳細を見る

输电线路在生产、安装和运行等过程中由于人为或自然环境可能会形成表面缺陷，产生电晕放电效应，影响线路的正常运行。本文研究了输电线路常见的JL/G1A-240/30-24/7型钢芯铝绞线存在毛刺缺陷时表面电场分布特性。首先利用COMSOL的几何模块中建立圆柱形空气域，画出内部的钢线，长度为1米，再利用螺栓与旋转变换构造出外层绞线，最后构建高度为1mm的圆柱体模拟毛刺。在材料模块中，内部钢芯填充钢，外部绞线填充铝。物理场接口的选择在AC/DC模块找到接地和终端两项，为了将开区域转化成闭区域，将圆柱形空气域表面接地，然后在终端中找到终端类型选择电压项，设置电压63.5V ... 詳細を見る

由于REBCO涂层高温超复合导带的一些特殊结构特征，带材中三层宽厚比极大的薄层（银层，超导层和缓冲层），在3D有限元分析中网格剖分数目大而且单元奇异性增大，进而导致计算量极大。为了有效解决由于REBCO超导带中各层在3D有限元模型网格划分和计算上带来的困难，并且尽可能精确构建带材真实结构。本文建立了高效的REBCO涂层超导带材的3D/2D混合维度有限元模型，即宽厚比极大的薄层采用2D薄膜单元其余采用3D实体单元；进一步，基于内聚力本构关系建立了REBCO涂层复合超导带材层间剥离失效和破坏问题的3D/2D混合维度有限元数值模型 ... 詳細を見る

现在 COMSOL Multiphysics® 中对时域问题的处理大多数通过离散时间来处理，比如微波炉中加热一杯水，杯壁由两半不同介电常数的玻璃组成，杯子在托盘带动下旋转，对杯子中的水进行受热分析。传统的解法是将要分析的过程离散为一定步长的时间点，每算完一个时间点将杯子旋转一定的角度，然后在求解器中设置此次计算结果作为下一个时间点的初值。如果时间步长足够短，便可以模拟水的受热情况。这种做法的不足之处是需要调用 MATLAB 联合求解，计算时间较长。而且还有一个问题是在不同的时间点，由于场分布不同，杯子的位置不同，COMSOL 中剖分的网格应该是不同的 ... 詳細を見る

近几年，出于能源危机与环境保护的考虑，新能源电动汽车受到了世界各国的大力推广，但由于电池容量与充电设施等充电问题成为主要技术瓶颈，安全、方便、非接触式的无线充电技术成为了研究热点，其原理上以耦合线圈作为能量传输的主要元件，利用线圈间耦合谐振作用实现无线传能。但考虑到实际应用场景中，相比传统插电式充电，无线充电存在传输效率较低，以及对于停车时充电位置对准程度要求较高等问题，因此需要对传输线圈的结构和尺寸参数进行设计优化。 在线圈尺寸结构的设计优化方面，COMSOL多物理场仿真完美的解决了我们日常研究中很多繁琐的问题。线圈的基本结构类型可以通过几何部分进行设计实现 ... 詳細を見る

复合电极（即电极中至少含有两种活性材料）被广泛采用于锂离子电池设计中。但是，实测复合电极的周期长，且现阶段还没有一种准确度高且简单实用的复合电极开路电势曲线的仿真方法。 本模型使用锂离子电池模块。步骤1：建立以复合电极为工作电极、锂为对电极的半电池的一维有限元几何模型；步骤2：定义所述半电池的材料参数和边界条件；步骤3：对半电池的一维几何模型进行网格划分；步骤4：运算，获得半电池的开路电势曲线，即复合电极的开路电势曲线。通过以上步骤获得的复合电极OCV曲线可放进COMSOL材料库，作为全电池的电极（正极或负极）OCV曲线。 詳細を見る

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

为了证明膨胀对电池厚度变化的影响，传统p2d模型耦合移动边界法新建立了一个模型。对复合材料的比例进行了详细分类，以准确分析两种材料对容量的贡献。此外，还研究了电极设计（如活性层厚度和负极孔隙率）以及工作条件对电池电化学性能和厚度变化的影响。当硅含量增加并改变电极结构时，容量贡献率从 85% 增加到 92%。当孔隙率从 40% 增加到 60% 以及负极活性层厚度从 55 μm 增加到 85 μm 时，容量利用率分别从 58% 到 79% 和从 68% 到 59% 不等。在速率测试中，当速率从 0.5 C 变化到 2 C 时，电池厚度变化从 2.49 μm 减小到 1.56 ... 詳細を見る