Articles techniques et présentations

电解污泥脱水不仅可以将污泥中的自由水去除，同时也可以将污泥中的结合水和吸附水去除一大部分，是污泥减量化处理环节中重要的技术手段之一。本文采用 COMSOL Multiphysics 中电化学模块二次电流分布接口和焦耳热多物理场接口模拟污泥中电渗流速度和焦耳热对水分损失的影响，研究不同电场强度作用下，污泥脱水速度和脱水过程规律，以便于为工程实践中对电解污泥脱水装置或机器进行优化设计。模型中建立了三维立体 1cm 厚圆饼图代表被电解脱水的泥饼，圆饼两面分别为阴极和阳极；在变量中设置电导率为随污泥含水率变化的插值函数，其电导率和含水率的关系为实验测量值 ... En savoir plus

摘要：高温超导磁悬浮利用车载高温超导块材的磁通钉扎特性实现稳定悬浮，自其研发之初就受到广泛关注。车辆在运行过程中，由于非理想永磁轨道表面的不平顺，高温超导块材内部将会产生交流损耗，这直接影响到高温超导磁悬浮系统的稳定性。本文利用COMSOL Multiphysics 软件，结合PDE模块和传热模块，建立了二维高温超导块材YBCO在交变外磁场下的磁-热耦合模型。通过添加边界条件以实现不同频率和幅值的交变外场激励，在此基础之上计算了超导块材的交流损耗特性和温升特性，并探究了超导块材失超的极限条件，为高温超导磁悬浮系统安全稳定运行提供了一定的指导。 关键词：高温超导磁悬浮 ... En savoir plus

基于COMSOL的仓储粮堆内部自然对流和热湿传递的模拟研究 王远成 潘钰 尉尧方 鲁子枫 崔宏英 (山东建筑大学热能工程学院, 济南250101) 摘 要 本文基于仓储粮堆内部自然对流、热湿耦合传递的数学模型，采用COMSOL模拟的方法，探讨了仓储粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移过程的相互关系。提出了判断粮堆内部自然对流强弱的瑞利数及其影响因素，分析了仓型结构、粮种对粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移的影响。 结果表明，数学分析方法是分析仓储粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移过程的一种有效途径，数学分析的结果可以为仓型设计、储粮生态系统的模拟 ... En savoir plus

冻融循环引起的破坏是季节冻土区渠道的主要病害，其发生与温度梯度和水分迁移有密切的联系。为了研究冻融循环作用下土体温度变化与水分分布，多场耦合理论应运而生。但目前存在的多场耦合模型大多采用了过多的参数，其中的一些参数甚至难以确定。因此本文基于Harlan流体动力学模型，以温度和孔隙率为变量建立了一个实用的多场耦合控制方程，然后采用COMSOL Multiphysics中的数学模块中的系数型偏微分方程（PDE）对土体温度场和水分场进行模拟，并与室内水分迁移试验进行对比，证明了该耦合模型的有效性。最后以北部引嫩工程渠道为例，建立模型试验，所得试验结果与模拟结果也是十分接近。 En savoir plus

2015年由美国大发起页岩气革命成功地使美国从油气进口国转变为油气出口国。这使得页岩气成为能源领域关注的热点。页岩气与煤炭和石油相比更为清洁，且储量更为丰富。开发页岩气的两项关键技术是水平井钻井技术和压裂改造地层技术。 然而，由于页岩相比于其他岩石水化学活性更强，导致在水平井钻穿储层过程中井壁极容易垮塌失稳。油基泥浆的使用可以克服上述问题，但成本昂贵且受环保限制。水基泥浆的普及依赖于对页岩水化的深入理解。在页岩水化反应过程中，温度场、离子浓度场、渗流场、应力场均不同程度地作用在井壁周围岩石，而且相互耦合作用随时间不断变化 ... En savoir plus

微纳米马达是一种能将周围环境的能量转化为自身自主运动的新型智能仿生材料，其在药物的运输与释放，低维材料的合成以及软物质研究中有着重要的应用[1]。基于自电泳的双金属棒马达是研究时间最长的一类马达，它有着与自然界中类似的自组装和群体行为的特性[2]。但是其运动机理复杂且涉及到多个物理场的紧密耦合，这就为其进一步的研究和应用带来了一定的困难。 COMSOL Multiphysics® 可以方便地进行多物理场的模拟。图(1)展示了双金属棒的自电泳机理， 由于棒两端的化学反应造成了带电离子浓度的分布不均匀，进而产生自生电场驱动马达运动。其中传质过程 ... En savoir plus

摘要 目的：大气压非平衡等离子体技术在食品安全方面凸显巨大潜力。探究空气 DBD 等离子体对苹果表面细菌生物膜的影响。方法：利用 COMSOL 软件建立二维空气 DBD 仿真模型，通过设定细菌生物膜的电导率和介电常数，并结合泊松方程，计算整个空间的电场，利用等离子体输运方程实现粒子在苹果表面和电极之间的自洽传输，利用能量守恒方程计算电子温度。结论：(1) 传播特性表明当流注头部与生物膜的距离 1mm 时生物膜附近的电离有助于负流注的传播。(2) 生物膜的结构导致了 ROS 和 RNS (通过通量 flux 和时间流量 time fluence 反映)的非均匀分布。 ... En savoir plus

干热岩致密且天然裂缝发育，能否有效激活天然裂缝、提高储层连通性是高效开发干热岩地热能的关键。流-固-热耦合作用下的裂缝剪切滑移机制是其关键科学问题之一。本文基于 COMSOL 多物理场计算平台，建立干热岩压裂裂缝剪切滑移模型，综合考虑热储层与注入流体换热、原地应力、缝内净压力、裂缝面摩擦系数等原位参数，得到了裂缝剪切滑移加速度与位移、速度与位移、位移与时间以及摩擦力与位移的变化规律。同时研究了材料属性、法向加载路径、切向载荷和摩擦系数等因素对极限滑移距离的影响规律。结果表明：裂缝极限滑动位移（极限滑动距离）受岩石弹性模量、裂缝面摩擦系数 ... En savoir plus

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 ... En savoir plus

引言：微波干燥过程涉及多物理场的耦合，物理过程十分复杂。不仅有被加热物质的形态改变，还有气态、液态和固态三相的相互作用。为了更清楚地理解微波干燥过程，本模型将电磁场、多相流和物理变形用相应的方程耦合到一起建模分析，并用相应的物理参数表征微波干燥过程。（图1） COMSOL Multiphysics® 的使用：借鉴微波加热接口土豆模型，添加气体和固体传热接口以及自定义方程，用方程和参数实现多物理场耦合。实验模型中，干燥物为土豆，且被视为多孔弹性介质。物质变形用相应的矩阵来表征。 结果：在仿真结果的基础上，利用家用微波炉干燥土豆，设计实验 ... En savoir plus