Articles techniques et présentations

磁性斯格明子是磁性系统中的一种准粒子自旋结构，其受拓扑保护和易被自旋极化电流驱动的性质使其在赛道存储器、自旋逻辑门、神经形态计算等应用领域备受关注。基于自主开发的COMSOL Multiphysics的微磁学模块，我们设计了一种具有周期性缺陷纹样的斯格明子赛道，利用空间结构的不均匀性和垂直磁各向异性产生对斯格明子的强钉扎效应以实现数据寄存，通过操控极化电流脉冲产生的自旋轨道力矩实现斯格明子在缺陷位上的定向跳跃以实现数据移位，并可在初始位上生成不同的斯格明子序列以实现数据串的整体操控。该模型设计已在室温下的Ta/CoFeB/MgO多层膜体系中通过实验证实。 En savoir plus

新能源汽车电池液冷板的结构优化设计影响着电池的性能和安全，本文引入拓扑优化方法对电池模组的液冷板结构进行优化设计，对涉及到的相关参数进行影响性分析。在COMSOL Multiphysics中对电池液冷板拓扑优化结构设计进行理论计算。通过传热与流体流动模块建立共轭耦合的拓扑优化结构模型，在拓扑优化模块中引入Brinkman惩罚函数和Darcy差值模型，得到针对于不同结构的耦合方程数学模型和无量纲方程，通过亥姆霍兹过滤和双曲正切投影方案，建立正确的目标函数和数学模型方程，根据移动渐进线方法对设计变量进行迭代计算，最终得到随迭代次数变化的拓扑结构 ... En savoir plus

在对以聚二甲基硅烷（PDMS）为腔道材料的声表面波（SAW）微流控器件建模时，通常采用简化模型来描述PDMS的声学特性。本文以声表面驻波（SSAW）微流控芯片为例，通过三种不同的方式对PDMS腔体建模，利用有限元方法分析了腔体内部的物理场和腔体内粒子的运动过程。对PDMS腔体建模时，分别采用COMSOL中的固体力学、压力声学和声阻抗边界三种方式分析PDMS腔体对微流腔内声场和流场的影响。从结果中我们发现，PDMS中的横波并不会显著影响腔体内的声场和声辐射力场，但会对声流产生较为明显的影响，进而影响受声场和流场作用的粒子运动轨迹 ... En savoir plus

天然气掺混氢气后进行燃烧发电能够降低温室气体二氧化碳的排放。在燃烧前，两种气体需要经过静态混合器以保证氢气与甲烷充分混合。此研究根据实际工况条件，建立甲烷和氢气混合的热力学及动力学模型，对比两种气体在不同几何构型混合器中混合后的均匀程度。基于混合工艺条件，首先比选了不同的甲烷氢气混合体系的热力学模型，确定了合适的混合气体密度、黏度以及分子扩散系数的计算方法；其次通过计算流体力学建模，分析了工业上常用的T型管、KSM螺旋式静态混合器和一种基于倒圆锥台几何构型的混合器在甲烷和氢气混合上的性能。以模拟计算出的分离强度作为对比指标 ... En savoir plus

在传统的电子磁透镜设计中，大多是由单个线圈电流来控制铜线圈绕组来产生可变磁场，其中热功率的耗散通常由常规的水冷、风冷体系来实现，因此设计一种具有恒定热功率耗散机制的电子磁透镜热管理系统是至关重要的。通过结合COMSOL Multiphysics®的AC/DC模块和优化模块，实现了具有双绞互抵线圈设计的恒功率磁透镜结构计算。模型网格划分采用差异化自定义大小的三角形网格划分为主，来控制模型的计算精度和计算机内存占用以及总计算时长。研究了为保证恒定功率输出，双绞线圈绕组的驱动电流IA和IB的关系。在此基础上，计算了不同工作电流对透镜场分布和功率的影响 ... En savoir plus

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 ... En savoir plus

摘要：砾幕层是西北荒漠区特殊的地表覆盖层，是由土壤结皮和地表砾石构成的，具有抑制土壤风蚀的作用。为了探明不同砾石分布类型（不同砾石砾径占比）和覆盖度下的砾幕层风蚀破坏机理，采用COMSOL数值模拟软件，建立了砾幕层风洞风蚀三维仿真模型，调用了软件中的流体流动“单向流-湍流（低雷诺指数k-ε）”模块，进而模拟获得了不同砾石分布类型和覆盖度下砾幕层表面速度场的分布规律，探讨砾石分布类型和砾石覆盖度对砾幕层的风蚀破坏机理。研究结果表明：（1）砾石分布类型Ⅰ（中砾6%、粗粒32%、极粗砾62%）高于阈摩擦速度区域所占的面积比例明显高于砾石分布类型Ⅱ（中砾11%、粗粒33% ... En savoir plus

中子不带电但有磁矩和 1/2 自旋，自旋极化的中子可以作为探测材料磁性结构的有力探针。与核磁共振成像技术原理类似，极化中子的极化矢量在外磁场的作用下会发生拉莫尔进动，以外磁场方向为轴进行旋转。基于此原理，使用电磁铁产生足够均匀的磁场并通过调整电流大小即可以实现对极化矢量方向的精确调控。由于中子极化矢量对磁场极为敏感，而在中子束流截面内的任何磁场变化，包括磁场大小与方向偏差，均会导致极化中子发生退极化，影响测量精度。我们基于 COMSOL AC/DC 模块的模拟分析与设计，实现了一个基于 YBCO 高温超导体薄膜、高磁导率坡莫合金以及 REBCO ... En savoir plus

随着天然气需求的不断增加，页岩气作为一种重要的非常规能源，对于国家能源安全和经济发展具有重要意义。然而，页岩气的有效开采受限于对其储层微观力学特性的深入了解，宏观尺度很难获得页岩各组分的力学性质。因此，我们才用纳米压痕技术来研究页岩微观尺度下的细观力学特性，并基于X射线衍射（XRD）、自动矿物分析系统（TIMA）等先进技术分析，建立微观尺度下的固体变形-气体流动控制模型，分析评估微观产气影响机理，主要研究工作如下： （1）采用纳米压痕实验技术，对页岩进行了不同加载角度下的保持荷载实验以获得页岩微观尺度下的力学参数，如杨氏模量、硬度以及蠕变 ... En savoir plus

生命体系中，位于细胞上的各种离子通道精妙的调控着各种生理生化过程。以此为原型，各种各样的仿生纳米体系也被相继开发，其中，纳流二极管研究领域更是发展迅猛。然而，现有的关于纳流二极管的研究都是通过 pH，电压等外界刺激改变表面固定功能基团的电荷类型从而调节纳流二极管的方向，这大大限制了纳流二极管功能的调控自由度。于是，我们制造了一种通过光响应的同时可以进行 pH 调节的“即插即用”双向纳流二极管。该体系基于聚合物单纳米通道，通过化学接枝，利用光响应主客体作用原理实现“即插即用”功能。通过实验实现了实验设计，并利用理论模拟进行仿真分析。模拟过程使用 COMSOL ... En savoir plus