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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

聚合物材料本身为热的不良导体，热导率仅为0.2~0.5 W/(m·K)，因此需要添加导热介质形成聚合物复合材料来提高其导热性能。然而目前聚合物复合材料的有效热导率仍低于导热填料（如 碳纳米管）理论值的几个数量级。为进一步提升聚合物复合材料的热导率，本文从聚合物成型加工流场调控角度出发，研究不同流场条件下填料形态的演变及其对复合材料有效热导率的影响规律。具体以聚碳酸酯（PC）为基体，多壁碳纳米管（MWCNTs）为导热填料，采用COMSOL Multiphysics和Matlab联用建立了填料随机分布于基体内的复合材料模型。通过调控填料的取向度、长度以及基体 ... En savoir plus

本研究对PVT法生长碳化硅晶体的气相输运过程进行了模拟，该模型包含了坩埚的内部和外部，而坩埚的接缝连接处被模拟为多孔石墨，可以允许内外气体进行交换。坩埚外部的流场情况为，氮气和氩气从PVT炉的底部通道流入，混合气体从PVT炉顶部流出。坩埚内部的流场情况为，碳化硅粉末升华产生SiC2，Si2C和Si蒸气并向上升华，在籽晶处沉积。同时，坩埚内部和外部的气体物质通过多孔接缝发生交换，氮气和氩气可通过多孔接缝扩散至内部，SiC2，Si2C和Si蒸气也可通过多孔接缝到达坩埚外部。碳化硅反应气体物质的升华和沉积用 Hertz-Knudsen来描述，对流和扩散由Navier ... En savoir plus

当前普遍应用空调均是通过调控整个房间的温度来控制环境，因此难以解决人与人之间热需求不同的问题。由此新兴的个人通风系统通过仅针对性地调节人体周围的微环境来达到节能和使人体热舒适的双重目的。本研究即是通过COMSOL模拟来探究不同的顶板风口入风条件对于其正下方的坐姿人体热舒适程度的影响，从而对今后智能空调的设计提供一种思路。 在COMSOL软件中，一个人体模型以差集的形式被设置于一个443(m)的房间中，房间顶板正中心设置一个圆环形状的入风口，在房间一侧面的底部设置了一个狭长出风口。模型采用了流体传热和Realizable k-e两个模块，基于房间的对称性 ... En savoir plus

基于电化学-热耦合模型，模拟了常温条件下 LiFePO4 /Graphite 锂离子电池的放电过程，并对电池内部正负电极各个位置的电化学反应速度演化规律进行了模拟计算研究。结果表明：放电过程中电极各处的反应速率不同，且是动态变化的。 Electrochemical Thermal Model Based Research for Electrochemical Performance of Lithium Ion Batteries Jia Ming, Tang Yiwei, Cheng Yun, Du Shuanglong, Li Jie (School of ... En savoir plus

多晶硅真空定向凝固过程本质上是一个热科学的问题，其整个过程中涉及的传热、熔体流动、热应力与晶体生长相互协同、相互作用。因此，探究定向凝固过程中传热特性、熔体流动行为、热应力大小以及不同下拉速率对晶硅铸锭内的位错、晶界等缺陷之间的影响规律的深入理解是获得高质量晶体和高效多晶硅的前提和基础。 为此初步建立了多晶硅真空定向凝固过程的温度场—速度场—应力场耦合模型，模型中主要使用固体传热、表面对表面辐射、固体力学、层流和动网格物理场接口以及Marangoni效应等多物理场接口。通过模拟计算发现Marangoni对流会导致硅熔体流动速度增大3倍以上 ... 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

消声器结构简单、维护成本低，已经成为工业噪声治理的主要手段之一。由于现代工业噪声水平高、低频大波长、环境复杂等特性，对消声器消声性能提出更高需求的同时，对其结构、材料及设计理论提出更高要求。传统消声器中多孔材料内部粘弹-热属性受流相中空气本征态限制，无法在有限空间内实现高效低频消声，（声学）超构材料的出现为其提供新思路与方法。 鉴于此，本文主要开展（超构）消声器设计理论与优化方法研究。首先，依据测量结果，提取噪声信号的频谱特性，结合数据库及其挖掘技术，采用人工智能算法，设计超构材料并选取多孔材料；其次，根据阻抗匹配技术，迭代材料结构与尺寸参数，优化其消声特性；最后 ... 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

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