Articles techniques et présentations

随着城市用电量的逐年增加，单相变压器连续运行时的损耗发热严重制约了其发展和应用。高温发热会加速绝缘老化和缩短设备使用寿命，甚至导致一系列故障问题，降低设备的可靠性。该问题涉及电-磁-热多物理场耦合，心损耗温升的准确计算至关重要，为此本文基于硅钢片磁化特性的测量数据，考虑铁心磁特性受应力影响，采用 COMSOL Multiphysics 多物理场仿真软件，通过 AC/DC 模块、固体力学模块和传热模块对单相变压器铁心的磁场、应力、损耗和温升分布进行研究。首先施加激励得到铁心磁场及损耗密度分布，最后将损耗值作为温度场的热源，进而计算铁心的温升分布 ... En savoir plus

电流变阻尼器是基于电流变液智能材料开发的一种新型阻尼器，其阻尼响应特性可通过改变外加控制电场进行动态调节。传统均匀场控电流变阻尼器无法满足高冲击载荷下的应用需求，现有研究表明控制电场采用具有平行于剪切应力方向分量的非均匀电场可改善这一问题。非均匀场控电流变阻尼器采用交指状电极结构，可提供满足要求的非均匀控制电场。本文应用COMSOL Multiphysics仿真软件对交指状电极结构所产生的有效电场分布情况进行仿真分析，并改变相应电极结构参数来分析电流变液工作区域内有效电场强度平均值的变化情况，最后得到了电极结构参数对有效电场强度平均值的影响规律 ... En savoir plus

析锂是限制锂电池快充与安全性能的关键因素。通过增加析锂反应动力学方程，在COMSOL Multiphysics中的锂离子电池模块可以对锂电池的析锂反应进行分析。且可考虑可逆锂，能计算得出析锂量、及析锂位置。结合三维卷绕模型，可以更加贴合实际分析电芯的析锂风险位置，并验证改善方法。通过仿真模型，还可以分析电势分布，电流密度分布均匀性。通过仿真DOE，指导电池设计，优化充电方案，使电芯能够维持高性能，长寿命。 En savoir plus

随着能源紧张、油价攀升，环境污染严重，利用可再生绿色能源又成为不懈努力的方向。槽式太阳能热发电技术具有兼容性强、对电网冲击小、性价比高、发电成本低、可存储可调度等特点，近年来得到了迅猛发展，其核心部件为高温太阳能真空集热管，如图1所示。本研究利用 COMSOL Multiphysics® 针对真空集热管真实工况下的动态过程开展研究，并在此基础上开展集热管结构的优化设计。 由图 1 可知：集热管在电站中服役工况下，槽面会聚的太阳光主要集中于集热管下半面，上半面接收的会聚太阳光较少；导热工质自吸收管一端进入，接收会聚太阳光辐照能量，从吸收管另一端流出，流入→流出过程中 ... En savoir plus

鉴于煤岩体“孔—裂隙”双重介质属性，利用COMSOL软件建立了含有孔、裂隙结构的煤岩基质细观结构模型。在模型中采用固体力学模块、层流模块、达西定律模块以及稀物质传递模块，通过自定义参数耦合和边界耦合的方式实现了多物理场的相互耦合作用。针对不同裂隙入口气压情况进行了数值模拟计算和分析，结果表明在裂隙壁附近应力过渡明显，渗透率变化显著，极易发生损伤破坏。研究发现模型中存在某一临界位置，在其两侧渗透率随入口压力的变化规律相反，即模型中距裂隙边界一定范围内的煤岩基质渗透率随入口压力的增大而逐渐减小，但在此范围外的煤岩基质渗透率随入口压力的增大反而逐渐增大 ... En savoir plus

在航空发动机中，涡轮转子的工作条件十分苛刻。涡轮盘是涡轮转子的承力主要部件，长时间工作在高转速、高温、高负荷的恶劣环境下。随着航空发动机整体性能需求的不断提升，在涡轮进口温度（Turbine Inlet Temperature, TIT）将超过2000K，传统的实心高压涡轮盘的设计转速已经达到极限，亟需进行技术突破。Cairo等人最早提出了一种新型的空心涡轮盘，将冷却气体引入涡轮盘内部进行冷却，在减重的同时，进一步突破了涡轮盘的破裂速度（极限）。但是其降低了从压气机进入高压涡轮盘的冷却气体的压力，容易造成燃气倒灌，从而发生危险。肋板可以增加换热面积，具有导向作用 ... En savoir plus

非常规能源页岩气的开采得益于深部储层大规模水力压裂，页岩气在储层基质孔隙、天然裂缝和人工裂缝等通道的流动性影响页岩气的产气速率。建立多空介质流动、固体力学以及传热多场耦合的二维多尺度数值模型，分析页岩气解吸附、扩散、渗流过程中储层内基质与裂缝中渗透率和孔隙率的动态变化，对于页岩气藏的产气速率有指导意义。研究结果表明：储层压裂阶段，大规模网状裂缝导致裂缝内部孔隙率和渗透率升高，页岩气解吸附导致有效应力升高基质收缩，基质空隙率和渗透率上升，页岩气产气速率较高。页岩气从孔隙到裂缝的流动过程导致储层内部的孔隙压力降低，储层内的压力下降，在上覆岩层的压力作用下孔隙缩小裂缝变窄 ... 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

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

高分子囊泡是一类由薄膜包裹液体而形成的“软粒子”，其在生物医药、化妆品以及食品等领域具有广泛的应用，是材料领域最富有意义的研究内容之一。与一般微纳米粒子相比，高分子囊泡在外场作用下极易发生形变，因而研究高分子囊泡在微流道中穿过受限孔洞的动力学行为对其在药物输运、细胞筛选、薄膜性能表征等应用领域具有重要的意义。 由于流体（高分子囊泡内部和外部流体）和固体（高分子囊泡膜）强烈地耦合在一起，再加上流体与膜边界的移动和变形，使得高分子囊泡实际的过孔图像十分复杂。本工作借助COMSOL Multiphysics流固耦合（FSIs）接口，运用任意拉格朗日-欧拉（ALE）算法 ... En savoir plus