Articles techniques et présentations

为了实现锂电池电芯设计定向优化及评估析锂风险，如Fig.1所示，本工作利用COMSOL的“电池模块”中的“Lithium-ion battery”物理接口，基于Dolye等[1]的伪二维（P2D）模型、多孔电极及浓溶液理论，建立了固液相电荷守恒、固液相物质守恒及电荷转移守恒方程并求解，采用带初始化的瞬态求解器进行仿真。考虑到计算成本及场景需求，磷酸铁锂（LFP）电池电芯设计、极片缺陷和涂覆不同动力学负极材料案例分别构建为一维、二维和三维模型。为优化LFP的多孔电极的孔隙率、厚度设计，实现比能量和比功率最大化，基于COMSOL锂电池接口模拟了290多组设计实验 ... En savoir plus

高效光伏发电是以清洁能源实现未来碳中和的重要环节，然而太阳能电池在实地、连续昼夜切换的光谱下的发电效率并未得到充分优化。基于此类问题，我们提出一种使用COMSOL + MATLAB LiveLink预测全年候电池平均发电量、针对实际光谱优化电池结构的方法。 本模型涉及两个研究步骤。在研究1中，我们使用波动光学模块/数学pde计算晶硅太阳能电池中全波长下的二维光电场分布（图1(a)）及外量子转换效率，运用网格的映射大幅减少此步骤的计算时长，并使用sum + withsol的算子实现在半导体物理场中调用光学计算得出的总载流子生成率（图1(b)）。在研究2中 ... En savoir plus

开发了一个创新的微波炉食物烹饪虚拟仿真APP。通过耦合流体、固体、电磁场和热场，实现了对微波加热过程的全面模拟。实现了不依赖MATLAB实现食物旋转模拟，并通过自研方法显著降低了模拟时间，提高了计算效率。 通过App开发器，我们构建了一个用户友好的界面，使得用户可以轻松自定义各种参数，如食材特性、几何形状、容器设计、旋转方式和加热功率等。此外，我们还使用了COMSOL Compiler™，进一步增强了模型的可移植性和应用范围。 该仿真APP能够准确预测食物在不同条件下的加热均匀性和所需时间，为微波炉设计和食品工程提供了宝贵的虚拟实验平台 ... En savoir plus

光纤拉锥技术是一种广泛应用的光纤后处理手段，通过对光纤形状和光学性能的调整，可以制造各种光纤器件，进而拓展光纤在传感、通信和非线性光学等领域的应用。拉锥过程中，需将光纤加热至二氧化硅的玻璃化转变温度以上，使其由玻璃态转变为粘流态，并通过在加热区施加拉力实现光纤的形变。有效控制该过程中的温度场和力学应力场对实现高精度光纤拉锥至关重要。 本研究利用COMSOL Multiphysics的多物理场耦合能力，构建了一个综合考虑固体传热、层流和动网格的光纤拉锥仿真模型。通过模拟光纤在高温区的受热过程及粘流态下的变形行为，该模型能够真实再现拉锥过程中热源 ... En savoir plus

微磁学仿真(micromagnetics simulation)是自旋电子学与磁学领域中重要的一种重要的研究手段，本质上通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程来对磁性体系中磁矩的动力学进行仿真。微磁学仿真的主流软件以开源为主，包括OOMMF、Mumax3等，然而其在工程上的应用以及与多物理场耦合的扩展性仍有所不足。我们基于COMSOL的Physics Builder创立了微磁学仿真模块，不仅能够实现已有的微磁学仿真功能，还能够与COMSOL内置的多物理场进行耦合，如磁弹耦合、磁光耦合、各向异性磁电阻等，为学术研究和工程应用提供了新的接口 ... En savoir plus

超导转变边沿探测器（Transition edge sensor，TES）利用超导薄膜电阻对温度的高灵敏响应关系来精确测量光子能量。在TES探测器设计开发中，当前主要采用小信号原理，通过线性近似方式来建立探测器输出脉冲与各参数之间的关系，该方法无法分析探测器尺寸效应、信号饱和等情况，且无法处理更加复杂的结构，这限制了TES探测器技术的发展。 在本研究中利用COMSOL Mutiphysics®软件进行TES吸收体与超导薄膜传热分布，与电信号反馈的仿真。首先，利用COMSOL固体传热模块进行对TES器件进行传热物理场的建模。然后利用AC ... En savoir plus

静电纺丝是一种用于连续制备纳米纤维的技术，具有装置简单、工艺可控和操作性强等优点。通过高压静电场使聚合物溶液带电并发生形变，在针头末端形成锥状液滴。当液体表面电荷斥力超过表面张力时，会从尖端喷射出微小的射流，并在电场力的高速固化下形成纤维。我们利用COMSOL对静电纺丝针头进行了场强数值模拟分析，研究了针头电压对泰勒锥形貌的影响。该研究可以防止不同密度、动力粘度和相对介电常数的纺丝液在纺丝过程中因电压过大而导致纤维断裂，或因电压过小而导致纺丝液残留，从而有助于形成稳定且连续的纤维，研究结果可以为静电纺丝仪器设计提供帮助。 En savoir plus

传统光学镜片在制造后规格固定，无法调节。尽管空间光调制器（SLM）能够实时调制光的相位或强度，但其分辨率、速度和功率限制使其在高功率或高帧率应用中表现不佳。可变形镜（DM）和微透镜阵列（MLA）因反馈回路复杂和响应速度较慢，难以满足超快脉冲激光器的要求。声光效应通过调节介质的折射率来实现光束调制，为克服这些局限性提供了有效的解决方案。在本研究中，我们使用了 COMSOL Multiphysics® 软件中的压力声学、固体力学、电路、几何光学和静电场模块进行仿真。首先，我们开发了一个二维声学透镜模型，以模拟液体在压电陶瓷片振动影响下形成的声压场 ... En savoir plus

气体扩散层（GDL）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的关键部件。本文将蛇形流场PEMFC7个区域的压力、氧气和水浓度参数作为各区域GDL优化的边界条件。使用拓扑算法优化各区域的GDL结构，计算孔隙率和渗透率，以提高GDL的传质能力，提高电池效率。研究了优化孔隙率和渗透率对PEMFC的优化效果。Comsol仿真结果表明，将初始孔隙率设置为1具有更好的优化效果。渗透率的增加可以提高传质能力，但渗透率的优化效果不如孔隙率优化显著。优化GDL的孔隙率可以提高传质能力和电池性能。优化孔隙率引起的渗透率变化会损害电池性能，但其对电池性能的影响小于孔隙率的优化效果。因此 ... En savoir plus

晶粒细化可有效减少金属凝固组织内部缺陷、提升产品质量。在钢铁冶金领域，通过脉冲磁场干预金属凝固过程以促使凝固组织发生细化是一类常见的手段。近年来人们针对脉冲磁场细晶机制提出诸多机理，为了揭示哪种或哪些机理起主要作用，有必要对脉冲磁场作用下金属熔体内部电磁效应进行研究。本文利用COMSOL Multiphysics中的磁场、流场（k-ε）和动网格技术，对模铸和连铸条件下脉冲磁场在圆柱形金属熔体内产生的磁场、感应电流、电磁力和流场进行仿真模拟研究。研究揭示了电磁场随时间演变规律，以及熔体在电磁力作用下的流动规律。研究表明磁场主要以竖直分量为主 ... En savoir plus