Articles techniques et présentations

通讯作者：衡益，邮箱：hengyi@mail.sysu.edu.cn 热传导反问题已广泛应用于如航空航天工程、机械加工、化学工程、冶金等工程领域。数学不适定性使其很难快速稳定求解。我们近年来进行了一系列相关研究[1-5]。与传统的基于优化的方法不同，本工作针对薄板上三维瞬态热传导反问题，即通过薄板加热面上的温度测量信息估算上表面的瞬态热流分布，提出了两步直接法。基本思路是通过重构Dirichlet边界条件将该反问题转化为易于求解的正问题，以获得近似解。此外，我们提出了基于后验误差的时空自适应网格细化离散策略进一步提高计算效率。本工作采用COMSOL ... En savoir plus

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。 En savoir plus

本研究设计了一种模块化的多米诺磁谐振无线传能系统。WPT系统包含发射端模块、中继模块和接收端模块，其中发射和接收线圈与对应电路板分别封装于两端结构件当中。这种模块化的方式减少封装难度，并且不会减少绝缘子的绝缘距离。通过有限元模拟计算可知，两端模块化的结构不会对系统的磁场、电场和温度场造成明显影响。 通过comsol软件对WPT系统各部分进行了电-磁-热仿真计算，包括：（1）电磁感应热仿真，明确得到了PCB电路铜导线的尺寸设计参数；（2）电磁仿真，为线圈设计提供理论支撑和参数确定；（3）电场仿真，明确结构设计的可行性和可靠性。 En savoir plus

摘要：在太空高能带电粒子作用下，航天器上存在绝缘介质深层充电的危险。介质内沉积电荷导致局部出现强电场（达到107V/m），有可能造成介质击穿放电。一方面，充电过程与介质电导率密切相关，而电导率受温度影响显著，另一方面，介质中的通电导体发热会影响介质的局部温度，于是有必要综合考虑介质中电场与热场的耦合变化过程。对此，我们建立了考虑电场与热场耦合变化的介质深层充电模型，并采用 COMSOL Multiphysics® 软件，实现了数值求解。结果表明，在一定的空间辐射环境下，考虑热场是十分重要的，热导率会对充电结果产生不可忽视的影响 ... En savoir plus

精确监测电缆载流量对海南联网系统500 kV海底电缆的规划和运行具有重要意义。目前进行载流量计算的方法主要分为三类:解析法、数值解法和试验测试法。数值解法是进行海底电缆温度场分析时最常用的方法,其中有限元法能很好的模拟各敷设情况下电缆的实际运行情况,省去了实地测试成本,又保证了计算精度。本文利用COMSOL仿真软件研究了一种基于分布式光纤传感技术的海底电缆载流量多物理场仿真方法。 根据海南500kV海底电缆敷设的实际情况，建立四种不同的仿真模型，分别为空气裸露段、登陆段、潮间带和海床。根据不同模型中海底电缆、光缆的物理参数和外部环境物质的材料设置边界条件 ... En savoir plus

车载动力锂离子电池通常采用层叠式结构来提高电池容量，减小体积。层叠式结构的电池通常将正负极耳布置于电池顶端，这种布置方式导致电池沿平面方向温度分布不均。为研究电池温度变化与分布特征，以10Ah磷酸铁锂电池为研究对象，通过耦合质量、电荷、能量及电化学动力学方程，建立了三维分层电化学-热耦合模型。仿真结果表明，在放电过程中，极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度，且在正极极耳处电流密度值最大，温升最高，放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同，放电前期，靠近极耳区域的温升速率较大，远离极耳处温升速率较小；随着放电过程的深入 ... En savoir plus

掌握工作面动态推进下长壁采空区煤自燃过程的演变规律，是有效遏制井下采空区火灾的关键。采空区煤自热过程涉及到气体与固体煤之间一系列复杂的相互作用，以及煤层开采引起的采空区渗透率的动态演化。本文建立了固体煤与气体之间的气体组分流动与输运、以及传热过程的瞬态耦合模型，定量研究了煤在采空区环境下自热演化过程。采用comsol 对某矿采空区温度场、气体运移场以及多组分气体浓度进行了数值模拟，模拟结果与某矿的采空区监测温度和氧气浓度参数相吻合。采用验证后的模型对工作面通风量、通风阻力、工作面推进速度等敏感性参数进行数值模拟研究。结果表明:(1 ... En savoir plus

考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... En savoir plus

随着城市地铁规模的不断发展，冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用。为了得到郑州地铁3号线联络通道冻结壁厚度达到2m时的合理的冷媒温度和冻结时间，了解开挖隧道对地层稳定性的影响。首先基于非饱和土渗流理论和能量守恒原理，考虑冰水相变对温度场的影响，建立了非饱和土水热耦合控制方程；然后基于热力学和热弹性力学理论，建立考虑相变过程的热力耦合控制方程；最后采用COMSOL有限元中的PED模块和固体力学模块实现温度场、水分场和位移场的三场耦合。分别设置冷媒温度为-20℃、-25℃、-30℃和-35℃，分析冻结过程中地层温度场的分布及发展规律，研究人工冻结过程中冻胀量的变化规律 ... En savoir plus

注蒸汽热力采油是稠油开发的一种有效方法，它涉及到储层地质、采油工程、传热学、经济分析等多门学科，是一项复杂、技术难度大的系统工程。研究蒸汽吞吐的热力学过程，包括井筒内饱和水蒸汽温度/压力传输、储层内多相流传质传热等，对于优选热采井生产方式和工作制度、提高采收率具有重要意义。本研究针对注蒸汽热采过程，将井筒与储层作为一个统一的系统，考虑井口注汽参数与储层吸汽能力之间的协调关系以及储层温度场、流体场、固体场之间的耦合关系，基于连续介质力学、流体力学、渗流力学、热弹性力学及传热学等相关理论，建立了反映变温、变形影响的井筒-储层耦合数学模型。基于COMSOL ... En savoir plus