技術論文とプレゼンテーション

射频变温压差膨化是一种新型的无油膨化技术，目前已被应用到原切薯片制备过程中。薯片膨化过程中涉及了质量、动量、能量运输以及材料的大体积形变。开发出能够描述热量和水分传输、快速蒸发和大变形的基本模型，有助于了解并优化影响膨化过程的各个因素。本研究结合COMSOL软件中固体传热、固体力学、射频磁场等模块进行了耦合分析。我们采用电磁热多物理场来耦合电流与固体传热模块，研究了不同环境与设备参数对薯片加热的影响；通过吸湿膨胀多物理场，水分变化的稀物质传递模块与固体力学模块中的结构变化相耦合，利用空气中水分输送来模拟环境气氛的变化；在膨化变形过程的瞬态模拟中 ... 詳細を見る

在微波加热的多物理场仿真中，如果被加热物体的几何区域太小或者太薄，会造成整个模型网格剖分困难、网格数量多且计算消耗内存大等问题。本文针对微波加热时薄壁容器的网格剖分困难，网格数量大，且占用计算机内存资源多的问题，提出了一种基于变换光学算法的微波薄壁加热模型计算优化方法。利用变换光学算法将薄壁区域空间扩大，通过改变薄壁区域内的介质参数来与原模型进行空间映射，从而避免网格剖分过程中的薄壁问题出现，这样可以在同样的网格剖分设置下减少整个模型的网格数量，节省计算时间，减少计算机内存资源的占用。通过相应的公式推导，在二维模型中实现了薄壁变换光学算法的计算 ... 詳細を見る

电动汽车领域的发展让锂离子动力电池的充电模式成为焦点，不同充电模式对锂离子电池的热安全性影响不同。借助COMSOL Multiphysics平台，通过设置锂离子电池接口和传热接口建立了电化学-热耦合模型，研究了常规充电模式中的恒流充电和恒流恒压充电模式、快充模式中的多阶段恒流和脉冲充电模式对锂离子电池热安全性的影响。研究结果表明：恒流恒压充电模式在各性能上优于恒流充电模式，但并不符合快充需求。提高多阶段恒流充电模式初期充电倍率的同时增加充电阶段可缩短充电时间、保证充电容量。脉冲充电模式增大脉冲占空比和适当缩短脉冲宽度可提高充电性能和保证充电过程中锂离子电池的热安全性。 詳細を見る

新能源汽车电池液冷板的设计优化对提升电池性能和保障安全至关重要，本研究基于拓扑优化设计，设计提出拓扑结构、矩形/梯形结构和复合结构的液冷板。为探究四种液冷板的散热性能，以电池模组为研究对象，以传统的并联矩阵形液冷板为对比，利用COMSOL内置材料模块定义液冷板材料，通过几何、传热模块和化学物质传递模块添加物理场，耦合接口的设置中流体流动为层流，传热方式位固体和流体传热。在依次完成网格划分和独立性分析后，对其进行CFD仿真实验。结果显示拓扑结构模组的冷却能力和电池均匀性最好。同时对以上四种液冷板进行加工制作进行实验，仿真与实验数据最高温度差不超过2.1K ... 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

能量存储技术是减少能量浪费和节约能源的最为有效的手段之一。热化学储能技术具备高功率、大容量和低损耗的特点，在实际应用中可近乎无损耗地进行跨季节性利用，上述优点使得热化学储能近年来吸引了国内外学者的广泛关注。热化学能存储过程涉及流动、传热、传质、反应多个物理过程，为了完成实验室级测试到工业级应用的推广，储能设备的仿真模拟是必不可少的一环。为了简化计算，目前几乎所有的数值研究都假设储能材料的孔隙率为均匀且定常的；但在实际的物理过程中，孔隙率与反应程度紧密相关并随时间和空间变化。本文通过推导建立孔隙率变化的热化学储能模型 ... 詳細を見る

摘要： 锂离子电池热失控会对人造成极大的危害，如何避免这些热失控的发生成为了学者们主要的研究课题，为了对其进行研究，必须要从电池内部结构和机理入手去分析，需要从电化学原理到化学反应进行深入细致的分析，需要对锂离子电池的生热机理有全面的认识。采用仿真技术对锂离子电池失控研究，可以极大的减少研究成本，并对失控过程进行有效的预测。 COMSOL Multiphysics 软件的使用： 利用 COMSOL Multiphysics 中的传热模块以及 ODE 模块，建立锂离子电池三维热失控模型，分析其内部发生化学分解的全过程。 结果： 锂离子电池热失控过程中 ... 詳細を見る

微波加热具有快速、高效等独特的优点，在工农业生产和生活中均得到广泛应用。然而，负载的存在导致微波谐振腔中电磁场及温度场分布不同，进而导致不同的加热效率和均匀性。为提高微波加热效率和均匀性，利用 COMSOL Multiphytics 多物理场仿真软件中的微波加热模块，耦合电磁场、温度场以及速度场，采用有限元分析方法建模仿真了微波反应器谐振腔内负载温度分布均匀性的影响因素，为获得更加便捷高效的微波反应器提供理论支持和现实指导意义。研究表明，负载样品的电磁特性影响入射微波能量的吸收及反射，导致谐振腔中的电场分布发生改变，造成谐振腔中驻波场的分布方式差异明显 ... 詳細を見る

液冷板因成本低和散热效率高，是目前应用广泛的散热手段之一，广泛应用于芯片、航空汽车等领域。液冷板的流道布置对其散热和均温性能至关重要，为获得性能优良的流道布置，采用设计自由度高的拓扑优化设计方法已成为主流。 在本研究中，利用COMSOL软件研究了液冷板设计中的关键问题。首先，为了提高优化结果的普适性，在多孔介质和优化模块中对流体控制方程进行了无量纲处理，以最大换热量为优化目标，以体积分数为约束，对不同进出口布置的液冷板进行了优化设计。其次，为了保证结构稳定性和安全性，考虑了流体压力对液冷板的影响，并采用了弱形式方程来实现流固耦合和拓扑优化设计的结合。此外 ... 詳細を見る

已有研究结果表明，利用微波加热技术可使页岩气储层中产生裂缝，促进页岩气的增产。尽管在实验和数值上进行了广泛的研究，但在当前工作中样品尺度上的加热和矿物尺度上的破裂被分别、单独表示，微观观察结果并没有得到充分的解释。此外，目前的研究方法没有充分考虑不同矿物的几何形状、尺度和应力状态之间相互作用。本项工作提出了一种研究电磁热应力耦合损伤过程的新方法。在样品尺度上对微波加热进行模拟，并在微观尺度上对由此产生的应力-损伤响应进行模拟，其中具有不同热、力学特性的矿物以薄片形式堆积，而不是像以前工作中的内部嵌套。在页岩样品中观察到一个三阶段的温度上升曲线，但不一定在所有岩石中体现 ... 詳細を見る