Articles techniques et présentations

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 ... En savoir plus

共振声混合是利用振动频率在60Hz左右、振动加速度不超过100G的垂直振动使被混物料产生全场混合效应，被认为是“含能材料领域的颠覆性技术”。然而，该技术是一项基于多物理场耦合的新型混合技术手段，其混合机理仍然不够完善。本文以呈现幂律非牛顿流体特性的复合含能材料为研究对象，利用COMSOL软件开展流-固-声多物理场耦合的数值仿真研究，模拟流体的混合过程，依据不同类型的混合方式计算流场的等效参数，构建声源模型，提出一种基于双向-流固耦合的多阶段混合声场表征方法，计算声辐射力，明确声对于幂律非牛顿流体共振声混合的强化作用。结果表明 ... En savoir plus

纳米磁流体具有高靶向性和可控性，在药物靶向释放，磁分离以及微流控领域中引起广泛关注。磁流体是在基础流体如水、乙二醇等溶液中分散直径小于 20 nm 的磁性粒子，其作为一种新型的高传热性能的能量输送媒介，在其应用过程中传热性能是不可忽略的。国内外许多学者对磁性流体流动与强化换热机理进行了许多研究，取得了大量的研究成果。磁流体由于具有磁性和流动性，在外加磁场作用下，利用磁场调控能够有效增强换热效果。基于此本文在稳态条件下，利用磁场、流体和传热多物理场耦合方式，针对二维通道内磁性流体进行数值仿真计算，通过设置不同磁体组合、纳米流体体积分数和磁场强度研究磁流体的传热性能。 En savoir plus

本研究对PVT法生长碳化硅晶体的气相输运过程进行了模拟，该模型包含了坩埚的内部和外部，而坩埚的接缝连接处被模拟为多孔石墨，可以允许内外气体进行交换。坩埚外部的流场情况为，氮气和氩气从PVT炉的底部通道流入，混合气体从PVT炉顶部流出。坩埚内部的流场情况为，碳化硅粉末升华产生SiC2，Si2C和Si蒸气并向上升华，在籽晶处沉积。同时，坩埚内部和外部的气体物质通过多孔接缝发生交换，氮气和氩气可通过多孔接缝扩散至内部，SiC2，Si2C和Si蒸气也可通过多孔接缝到达坩埚外部。碳化硅反应气体物质的升华和沉积用 Hertz-Knudsen来描述，对流和扩散由Navier ... En savoir plus

本文研究一种新型连续流微波反应器，将高效的微波辐射技术与混沌强化混合技术耦合。运用COMSOL软件对在雷诺数为0.1至100的混相流体的传质性能和传热性能进行数值研究，以期为未来提高连续液-液化学反应的产量提供理论依据。难点在于：微波传输的不确定性使得传统实验和理论方法难以理解能量输入-吸收关系[1-2]，导致加热效率低下[3] 、加热均匀性较差[4-6]。同时，传统方法很难预测微波加热不同流体的效果，因为小的干扰和协同效应可能会导致剧烈的变化[7-11]。 本文提出了一种基于混沌对流强化的微波反应器，使用层流，电磁波，稀物质传递，流体传热等物理场，通过数值模拟理论分析 ... En savoir plus

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。 ... En savoir plus

本研究利用COMSOL软件对静电纺纳米纤维单向导水过滤材料的过滤与单向导水过程进行仿真模拟。利用CAD对静电纺丝纳米纤维材料进行三维建模，将模型导入COMSOL中。然后，利用层流模块对气体受到的阻力进行模拟，并将模拟结果和实验结果进行比较，结果显示实验与模拟的滤阻变化趋势一致，说明了模拟的可靠性性。纤维膜的单向导水过程的模拟，选用了层流和流体相场接口进行多物理场模拟，利用COMSOL对静电纺丝纳米纤维和液体进行二维建模，对液体的流向以及纤维受到的压力进行分析，实验结果证明了单向导水的渗透机理。两项模拟的成功验证了纳米纤维单向导水空气过滤膜的功能性 ... En savoir plus

（1）研究内容及难点：电极腐蚀是电润湿器件主要失效模式。鉴于电润湿核心功能层（疏水绝缘层）多为多孔结构的现实，电场作用下导电流体在孔径中的传输行为对理解电极失效机理有重要意义。本文拟通过引入电渗流、电毛细耦合作用，揭示疏水绝缘层中复杂交错的孔洞内部流体运动规律，预测穿透孔径形成腐蚀通路的阈值条件。该研究的难点主要是需要考虑纳米孔洞中存在的空气域，需要计算纳米孔洞中电渗流如何挤压空气域到达绝缘层底部的电极表面。 （2）COMSOL Multiphysics仿真：仿真运用两相流和静电场，由于疏水绝缘层材料接触水后，会产生负的表面电荷，以及在电场的作用下，由Young ... En savoir plus

目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在两大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；针对以上问题，本文发展了基于孔隙结构特征变化的气体微观扩散模型，建立了微观尺度模型用以研究页岩基质有机质与无机质气体流动-微观变形之间的耦合作用。通过离散模型对分析了微观尺度页岩基质不同矿物组分（有机质和无机质）力学参数、孔隙结构、气体流动参数差异对气体微观扩散能力的影响机制，建立了由孔隙结构和流体压力控制的有效扩散模型描述气体微观扩散行为 ... En savoir plus

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 ... En savoir plus