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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本发明公开了基于电化学-热-老化与三维降阶的电池组寿命预测方法，所述方法包括在单体锂离子电池伪二维P2D电化学模型上，加入用于描述单体锂离子电池容量衰减的副反应偏微分方程，再耦合三维降阶的传热模型，搭建单体锂离子电池电化学-热耦合容量衰减模型，进行参数校正后，加入边界相似性或平均算子方法搭建锂离子电池组寿命预测模型。能够准确预测电池模组的循环寿命及相关电化学与产热的各项性能，模型的计算速度和结果的吻合度高，并且大大减少了数据存储空间，为实现储能电站等大体量的电池包和电池簇的模拟仿真提供了方法。 1)通过COMSOL ... 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
对锂离子电池进行准确建模有利于更好的进行电池设计和电池管理。目前对电池电化学模型的建立主要是基于传统的P2D理论，将活性颗粒假设为均匀分布的球形，使用bruggman关系式近似计算固液相的有效传输参数并忽略了粒径和孔隙率在电极内的异质性分布。在小倍率充放电条件下由于锂离子浓度梯度较小，所以均质化模型可以准确表达电池的内外特性；然而在大倍率条件下，厚度方向上复杂异质性的孔隙限制了锂离子的传输，特别是对于厚电极。此时均质化模型往往低估了电池极化，导致仿真与实验结果误差大，模型不准确。为了充分考虑电极结构的异质性，本研究在传统P2D模型的理论框架下，将电极厚度方向分为多层 ... 詳細を見る
随着锂离子电池能量密度的不断提高，电池热安全问题日趋严峻。本研究基于电池热失控反应动力学模型和相变传热模型，结合电池与复合相变材料（compose phase change materail CPCM: paraffin/ expanded graphite PA/EG）间的传热规律，建立了一个二维数值计算模型，利用COMSOL Multiphysics软件进行多物理场建模与求解（图1）。首先，通过拟合产热率与温度变化的关系，构建了电池热失控模型。模型通过调整CPCM的物性参数（相变焓与导热系数），探索其对热失控传播的影响。为了确保计算精度，本研究进行了网格无关性验证 ... 詳細を見る
Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) and Li-ion batteries (LIB) are electrochemical devices where performance is dependent on reactions inside porous electrode microstructures. Here we use tomographic techniques to probe 3D electrode structures (anodes and cathodes) at micro-nanometer length ... 詳細を見る
In the development of advanced welding torches, a significant challenge lies in optimizing design and performance while minimizing costs and environmental impact. Traditionally, this has involved extensive physical testing, which is both time-consuming and resource-intensive. To address ... 詳細を見る
The low-temperature electrochemical conversion of CO₂ to ethylene offers significant potential for reducing the chemical industry’s reliance on fossil fuels. Despite recent advancements, the key performance indicators—activity, selectivity, and durability—are insufficient for industrial ... 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
The presented model approach offers a computational efficient tool to analyze the influences of geometrical design details, material selection and operational conditions on the electro-thermal behavior of a full Li ion battery cell geometry. It considers typical aspects as anisotropic ... 詳細を見る
Multi-Scale and Multi-Dimensional (MSMD) modeling approaches have been proposed to simulate the thermal, electrical distributions and concentration behaviors of large size pouch cell. This approach is based on coupling of the energy balance with the Newman’s electrode model. Newman’s 1D ... 詳細を見る