Articles techniques et présentations

熔喷是工业上用于制备微米纤维非织造布的一种工艺方法。在熔喷过程中，高聚物熔体经过高速、高温气流的拉伸，在接受装置上固化结晶形成微米纤维非织造布。由于熔喷材料具有很高的比表面积，因而具备良好的过滤性、吸附性、隔离性，可用于过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料等领域。熔喷材料的优异性能是基于熔喷纤维的微纳米级的尺度，降低纤维的直径有利于提高熔喷产品的性能。由于纤维的拉伸细化发生在气流场的运动过程中，因此对纤维运动的研究具有重要意义。本研究将高聚物与气流所形成的混合体系作为两相流来处理。我们采用Comsol multiphysics 的水平集方法对熔喷过程的高聚物 ... En savoir plus

压电材料在受到机械应力时会产生电压，这种性质使压电材料在声波传感器领域具有广泛应用。湿度的测量和把控广泛地应用于粮食贮存、气象预报与加工以及国防建设等各个领域。当今社会对各种成本低、性能优异的湿度传感器的需求正在日益上升。石英晶体微天平（QCM）具有高灵敏度、无需物理接触、体积小、易于集成等特点，通过在石英晶体微天平表面覆盖一层能够响应水分子的材料，可以监测环境中的湿度。这种材料能够吸收和解吸水分，从而改变石英晶体的质量，进而影响其共振频率。通过检测这一频率的变化，我们可以准确获取周围的相对湿度。本研究利用有限元软件COMSOL的多物理场耦合功能 ... En savoir plus

泄洪闸室结构具备挡水和泄水两重主要功能的水工建筑物，工作中因水位变幅较大，加之泄流振动的水流动水压力不断突变，尤其水工闸门的启闭过程所形成的缝隙流对闸室结构产生严重危害。为此，以大藤峡深孔泄洪闸室为研究对象，研究其结构应力应变特征。首先对COMSOL流固耦合有限元与PSO-BP神经网络两种方法进行重构形成研究方法，针对大流量泄洪闸室泄流振动条件的结构应力应变研究重构后的方法可以发挥两种方法的优势；然后以COMSOL开展闸室泄流水体与闸室结构的流固耦合有限元模拟，获得泄流激励条件下坝身振动特征与应力变形规律；随后构建PSO-BP神经网络分析模型，分别开展了创建网络结构 ... En savoir plus

三分量阵列感应测井同时测量九个磁场分量，其丰富的分量信息可用于提取地层电阻率、地层倾 角等信息。三分量阵列感应测井理论是分析仪器响应特性、研究仪器在地层中的响应机理、设计三维分量感应仪器的基础。本文使用COMSOL有限元软件建立三分量阵列感应共面线电流源发射 —接收仪器模型，利用Compiler功能编译输出.exe文件，通过MATLAB软件执行输出，研究斜井中共面线圈系的测井响应，考察仪器周围涡流，揭示不同测井响应的影响机理。研究表明，三分量阵列感应共面线电流源响应计算模块挂接在测井数字孪生平台运行稳定，仪器共面响应取决于层厚、电导率对比度、倾角等因素 ... En savoir plus

研究基于自主研发并已投入运行的超高纯氪氙分离低温精馏系统的实验数据，在 COMSOLMultiphysics 软件利用非等温流动和多孔介质中的稀物质传递模块建立极低浓度下波纹规整填料PACK-13C 的 REU 模型，利用化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气液物性，通过Delft模型计算得到气液间传质系数，利用传质通量边界和边界热源模拟气液界面上的传质传热现象，分析气液两相传热传质特性，研究极低浓度(<e-7 mol/mol)下的气液传质过程，并通过改变填料几何结构进行优化分析。 模拟结果显示REU模型能较为准确地表征填料液膜上的浓度变化 ... En savoir plus

随着大规模集成电路的发展，大尺寸电子级直拉单晶硅的需求与日俱增，而硅片尺寸增大的同时，氧相关缺陷带来的问题更加凸显。硅片中的氧相关缺陷有利有弊，因此直拉法生长单晶硅中的氧含量控制十分重要。本文基于COMSOL Multiphysics对12英寸电子级直拉单晶硅生长过程进行数值模拟分析，研究直拉单晶硅在不同凝固阶段下，晶体与熔体中氧浓度的变化，并计算出不同凝固阶段下氧在晶体和熔体两相中的浓度分布。通过考虑水冷屏，增加固液界面处的温度梯度，进而根据Voronkov理论计算出晶体中微缺陷区与“完美晶体区”。基于该模型，比较不同直径的坩埚对生长12寸直拉单晶硅的影响。结果表明 ... En savoir plus

为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... En savoir plus

微通道精馏是一种新型高效的精馏提纯装置。本文提出了两种用于精馏的微通道结构，分别采用金属孔板和多孔介质作为液相流道。在COMSOL Multiphysics软件中构造上述两种结构，并建立了丙烷/丙烯混合物分离的传热、传质及流动的多物理场耦合模型，通过化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气、液混合物物性，使用浓物质传递模块，基于Maxwell-Stefan模型及双组分系统传质经验关联式获得气相和液相内部及气液相界面处传质特性，以实现对微通道精馏装置内丙烯/丙烷两相流的相变传热和精馏传质过程的模拟，对比分析两种结构对微通道精馏过程传热、传质和流动特性的影响。研究结果表明 ... En savoir plus

叶片复合材料层的击穿是风电机组遭受雷击后的主要故障形式。对于低电导率的GFRP类叶片铺层而言，雷电先导作用下的强背景电场造成的电击穿可能先于回击电弧的热效应产生。为了获得GFRP铺层的电击穿机理，基于COSMOL Multiphysics软件，建立了引下线-GFRP铺层的流注放电数值仿真模型。考虑了空气域与介质层内部的粒子输运，以及气-固分界面上的电荷沉积与注入作用。通过“稀物质传递物理场” 模块、“静电物理场”模块、“边界常微分和微分代数” 模块以及“稳定对流-扩散方程接口” 模块对控制方程进行求解。依据电场梯度分布进行了网格加密与时间步设置 ... En savoir plus

为了证明膨胀对电池厚度变化的影响，传统p2d模型耦合移动边界法新建立了一个模型。对复合材料的比例进行了详细分类，以准确分析两种材料对容量的贡献。此外，还研究了电极设计（如活性层厚度和负极孔隙率）以及工作条件对电池电化学性能和厚度变化的影响。当硅含量增加并改变电极结构时，容量贡献率从 85% 增加到 92%。当孔隙率从 40% 增加到 60% 以及负极活性层厚度从 55 μm 增加到 85 μm 时，容量利用率分别从 58% 到 79% 和从 68% 到 59% 不等。在速率测试中，当速率从 0.5 C 变化到 2 C 时，电池厚度变化从 2.49 μm 减小到 1.56 ... En savoir plus