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 Conference 2024 論文集を見る
为了探究新型环保气体中流注的产生机理和发展过程，为局部放电的光学检测和可靠诊断提供理论基础，通过 COMSOL 仿真直流电压下 C4F7N/CO2 混合气体中针板模型一次流注到 二次流注的放电过程，将电子和离子的产生与运动通过连续性方程进行表示，获得流注发展过程中电场的变化规律和光通量的密度分布。仿真结果表明，当一次流注头部靠近阴极时，光通量将呈指数增长；随后空间电荷将迅速地重新分配，阴极处的电子将通过流注通道进入阳极，一次流注的等离子体鞘层被破坏，流注体内部的电场上升；随着通道的导电性降低，电荷重新分配结束，二次流注开始向阴极发展。二次流注与一次流注相比 ... 詳細を見る
为了实现锂电池电芯设计定向优化及评估析锂风险，如Fig.1所示，本工作利用COMSOL的“电池模块”中的“Lithium-ion battery”物理接口，基于Dolye等[1]的伪二维（P2D）模型、多孔电极及浓溶液理论，建立了固液相电荷守恒、固液相物质守恒及电荷转移守恒方程并求解，采用带初始化的瞬态求解器进行仿真。考虑到计算成本及场景需求，磷酸铁锂（LFP）电池电芯设计、极片缺陷和涂覆不同动力学负极材料案例分别构建为一维、二维和三维模型。为优化LFP的多孔电极的孔隙率、厚度设计，实现比能量和比功率最大化，基于COMSOL锂电池接口模拟了290多组设计实验 ... 詳細を見る
Overpressure-driven hydrofracture zones are pipe-like structures and widespreadly develop in sedimentary basins worldwide. They have the ability to penetrate vertically for multiple kilometers, acting as pathways for fluid on the basin scale. When the hydrofracture zone penetrates the ... 詳細を見る
If not taking anticorrosion measures properly, or coating failure, serious corrosion problems would occur because of wind and rain erosion, which lead the risk of falling and cause incalculable consequences. The research investigates the stress distribution of different parts on the ... 詳細を見る
高压直流电缆终端和接头是直流电缆系统中的关键部件。我们团队设计开发了一种±200 kV高压直流充气插拔式电缆终端。该类型终端具有重量轻、安装时间短及爆炸风险低等优势。在设计过程中，我们依靠COMSOL Multiphysics，分别进行了电热耦合和机械应力仿真建模。其中电热耦合模型用于电场强度计算，而机械应力模型用于界面压强计算。利用该方法设计的高压直流电缆终端已成功通过型式试验，证明了该设计方法的可行性。后续的裕度实验进一步表明该系统具有充足的安全裕度，其在尺寸缩小和更高电压等级应用方面具有潜力。 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
采用工业回转窑处理危险废弃物已经有多年历史。但回转窑的结渣行为一直困扰着行业内的技术人员。对于回转窑的研究发现，这是一个多物理场耦合作用的环境作用，它包括流体力学、传热学，物理相变以及物性的构效关系。 将真实的回转窑分为四个阶段：物料吸热干燥、升温预燃，燃烧放热，冷却降温。窑内的助燃空气与高温裂解的可燃气体进行混合，气体在燃烧过程中放热。热量伴随着气体流动，进行能量的转移和再分布。 采用流体力学与传热两个物理场耦合化学反应的方式，对于工业回转窑进行了数学建模。固体物料的输送及其热值等物性采用工业实际数据，窑头送风按照实际风机喷风流率和送风角度进行模拟。 ... 詳細を見る
在可再生能源需求不断增长的背景下，本研究探索了一种新型的湿气发电（Moisture Electricity Generation, MEG）技术。这项技术利用地球上最丰富的资源——水，为环境友好型能源泛在获取开辟了新途径。然而，MEG器件内部的理化过程相当复杂，难以直观分析【2】。为了克服这一挑战，本研究采用了COMSOL Multiphysics®软件进行模拟仿真，以量化阐释这些复杂的动态理化过程。 集成仿真模型结合了多孔介质流、化学反应工程和电磁模块，通过耦合Richards方程、Nernst-Planck方程和Poisson方程 ... 詳細を見る
全超导飞轮储能系统利用高温超块体和永磁体之间的磁耦合，表现出优异的自稳定钉扎悬浮性能，在强电应用方面具有广阔的前景。在本文中，我们基于COMSOL Multiphysics，使用H-φ方程结合移动网格建立了全超导飞轮储能系统中推力型和轴颈型轴承的电磁-热-力三维模型。然后，我们提出了不同的Halbach排列方案来增强永磁转子的磁通密度并增强磁耦合。研究了超导轴承的悬浮力、弛豫特性、电磁瞬态分布和温度特性。结果表明，在轴向零场冷却（ZFC）条件下，永磁转子的优化方案可以显着提高推力型轴承的最大悬浮力和悬浮力刚度，分别是4.0倍和2.3倍，轴颈型轴承的最大悬浮力可以提高5 ... 詳細を見る
本研究以Pandax-20T超高纯氙除氡低温精馏塔大冷量回收系统换热器为对象，旨在解决液氙冷箱和再沸器内对冷热量的需求，即将再沸器内液氙汽化吸热产生的冷量通过R14节流制冷循环提供给液氙冷箱内，实现其中氙气液化（22 kW的冷量），再沸器中则产生20.6 kW的热量用于精馏汽化。在有限的空间内，为满足再沸器液氙中换热器及冷凝器气氙中换热器管路的相变换热需求，优化换热管路传热设计，避免再沸器中液膜及冷凝器中气泡形成热阻对换热的影响，本研究提出了异形弯管换热器的设计方案，以提高空间利用率、扩大管路间距并避免液膜和气泡的形成。为了验证设计方案的可行性 ... 詳細を見る