Articles techniques et présentations

为了提高质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的效率、延长其寿命，水管理是必须解决的问题。由于原位观测电堆内部水传递状态难度较大，研究PEMFC机理并进行建模，以此预测电堆内部水传递状态具有重要意义。 本研究利用COMSOL Multiphysics®建立了沿质子传递方向的PEMFC一维动态机理模型。模型采用多孔介质中的多相混合物传递理论描述两相流，并对催化剂层的Schroeder’s paradox进行了数学描述。模型将PEMFC划分为阳极GDL、质子交换膜和阴极GDL三个域 ... En savoir plus

锂离子电池的充电性能受环境温度影响较大，低温条件下充电极化电压升高充电容量下降的问题一直限制了锂离子电池的发展。本文以电化学反应动力学、质量守恒、电荷守恒和能量守恒为理论基础，利用COMSOL软件建立基于LiFePO4/石墨锂离子电池的电化学-热耦合瞬态计算模型，研究了-5℃、-10℃、-15℃三个低温条件下，锂离子电池充电过程中端电压和正极液相扩散极化电压随SOC的变化规律，并进一步通过提出表征这种极化的变量Pdpe，定量分析了低温条件对正极液相扩散极化的影响，最后通过电解质盐浓度和电解质电流密度分析极化变化的原因 ... En savoir plus

了解山地峡谷的风场特性是进行山区建筑规划、桥梁和风力涡轮机的选址等的重要前提。然而目前国内外的研究主要集中在理想化简单山体模型对应的风场特性，实际复杂山体的风场特性研究还较为缺乏。本研究利用Comsol Multiphysics 5.2软件导入高程数据并参数化曲面生成实际峡谷模型，再利用湍流k-ε接口模拟三种不同类型的实际峡谷（平行型，前窄后宽型，前宽后窄型）对应的稳态的风速场，分析并对比其风场特性。模拟结果表明，在进口风速一致的情况下，峡谷越窄的地方风的加速效应越明显，前窄后宽型峡谷内的风场较前宽后窄型峡谷内的风场更加安全。 En savoir plus

对于神经性听力缺陷患者而言，人工耳蜗是目前主要的恢复手段。人工耳蜗通过植入体内的电极阵列产生电流，直接刺激耳蜗的螺旋神经节细胞，引起听觉系统响应。因此，研究植入耳蜗内电极阵列产生的电势分布特点具有重要意义。基于电势分布情况，可以对电极阵列的结构、尺寸、激励方式等进行优化，以提高人工耳蜗的性能。研究中使用的耳蜗以及电极阵列仿真模型为经过其他三维建模软件得到的STL文件导入COMSOL中生成。为了研究耳蜗内电势分布，选择了“电流（ec）”物理场接口，对模型边界设置了电势条件，对部分电极设置了激励电流条件。仿真模型的材料使用了库材料和自定义材料 ... 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

在电池包中，存在多个模组和电池串并联而会不断的积蓄热量，热量得不到及时的控制，导致电池组温度分布的不均匀性，引起电池寿命的减少和均衡性变差，同时电池安全也得不到保障，设计出高效且可靠的散热结构和方式尤为重要。 通过COMSOL Multiphysics 5.4软件中建立耦合的电池瞬态热模型，包括模型几何的构建，材料参数的导入以及网格剖分。电池的几何模型为原始几何模型，在COMSOL Multiphysics 5.4软件中的边界条设置均为默认，网格剖分采用物理场控制的四面体网格。在模型的输入部分主要为三块，分别为电池的发热功率随时间的变化曲线 ... En savoir plus

MEMS压阻式压力传感器的输出特性易受温度的影响，而通常温度补偿技术具有复杂的校准过程，为了使其具有成本效益，通过保持传感器在恒定温度下运行来替代温度补偿技术。本案例中，通过集成MEMS加热电阻器来控制MEMS压力芯片的温度，使MEMS芯片的温度保持在恒定温度。 本案例第一个研究模拟了不同环境温度对MEMS压阻式压力传感器输出特性的影响；第二个研究模拟了MEMS加热电阻的电热产生、传热以及机械应力和变形。模型同时使用了“传热模块”的“固体传热”接口、“AC/DC模块”的“电流，壳”接口以及“结构力学模块”的“固体力学”和“膜”接口。 ... En savoir plus

微波反应器因其具有的缩短脂交换反应时间、提高反应速率等优点，深受人们喜爱近年来，微波反应器在制备生物柴油的化学工艺中被广泛应用，，但在微波强化化学反应的实验研究和微波反应器的工程应用中还存在很多的限制因素，其中的较为突出的问题之一就是热点问题。为此，本文以中式尺寸下的微波反应器为研究对象，通过改变波导位置、功率大小以及添加搅拌等方式，利用 COMSOL Multiphysics® 软件对热点问题进行了探究。模拟参考了微波炉加热土豆和模块化搅拌器两个案例，运用软件中的微波加热接口以及机械旋转层流接口，对电磁场、温度场以及速度场进行多物理场的耦合计算。模拟结果表明 ... En savoir plus

随着电池单体向大尺寸，高比能量，以及快速充电的技术发展，电池的不均匀性也呈现增大的趋势。大倍率充电会造成电池较大的内外温差，甚至可能引发析锂或热失控。因此，在保证电池不析锂的前提下，开发更优的快充策略也应着重关注电池的内外温差。建立三维电化学-热耦合热模型（耦合电池接口以及固体传热接口），通过添加Event接口，进行不同充电策略的设置能够实现对电池内外温度进行仿真。3D电化学模型分为五个域（正负极多孔电极、隔膜，以及半片铜铝箔），3D热模型为真实结构的方形电池（极组与铝壳前后完全接触，左右不完全左右，空隙充满电解液域）。热源有三部分 ... En savoir plus

锂离子电池具有高比能量、高比功率和高的电压平台等诸多优点，在储能和新能源电动汽车等方面具有良好的应用前景[1-3]。锂离子电池按封装形式的不同可以分为圆柱、方形和软包三类，与方形和软包锂离子电池相比，圆柱形的锂离子电池由于各向张力可以相互抵消，不易膨胀变形，耐压性好等优点被广泛应用于动力电池行业[4]。在实际应用中，为提供足够的容量，通常将多个单体电池串并联成组。但是由于电池组整体散热性能较差，在大倍率快速充电时，容易导致电池的工作温度过高，影响电池性能甚至引发安全事故，因此，研究不同倍率及散热条件下电池温度场的分布对电池热安全具有重要意义。根据锂电池的工作及热效应原理 ... En savoir plus