Articles techniques et présentations

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

传统的微波加热存在加热不均匀加热效率低等问题，对此本文提出了一种微波四端口扫频加热模型。通过使用四个端口馈入能量和使用变化的频率来提高加热的均匀性和效率。微波加热的过程是一个电磁场与固体传热场相互耦合的过程，通过COMSOL软件与MATLAB软件的联合调用实现了四个微波馈口的频率时变微波加热的数值分析。并通过NPA的计算优化了网格，最终通过实验验证了仿真的准确性与可靠性。 仿真模型如图1所示，被加热的物质为45mm45mm15mm的土豆块，土豆块放置在腔体底部中央的聚四氟乙烯托盘上。微波四个侧面个连接BJ26波导，微波通过波导传输到腔体中 ... En savoir plus

掺Yb3+大模场光纤放大器在高功率激光泵浦时，增益离子的量子亏损和材料的本征吸收会导致光纤内部温度的整体上升。由于石英材料的热光效应，光纤整体的折射率会在温升条件下再分布，形成沿着光纤轴向分布的长周期折射率光栅。微扰的折射率光栅会诱导信号光基模和高阶模之间发生模式耦合，使激光能量从基模向高阶模转移，形成横向模式不稳定现象(Transverse mode instability, TMI)。首次采用多物理场仿真软件COMSOL中的电磁波频域模块和固体传热模块，结合Matlab软件编程进行联合仿真，对TMI产生时光与热相互作用的动态过程进行全数值有限元仿真 ... 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

基于 Level-Set 界面跟踪方法建立了激光熔覆过程的三维瞬态数值模型，研究了瞬态熔化和凝固过程中传热传质的演化规律。该模型使用 Level-Set 方法跟踪熔池气/液界面，采用焓－多孔度（enthalpy-porosity）方法得到了固/液界面之间的糊状区，并考虑了质量添加、材料熔化/凝固、热毛细效应（Marangoni效应）、浮力效应、活性元素质量传输等对熔池流动和界面的影响。通过该模型，具体分析了质量添加、力和界面平衡条件对熔池气/液界面的影响，以及由熔池温度/浓度分布引起的热毛细效应、金属材料的熔/凝过程和熔池流动形式对熔池固/液界面的影响。结果表明 ... En savoir plus

超导转变边沿探测器 (TES) 是一种电压偏置的电热器件，稳态时超导薄膜产生的焦耳热与通过热连接传递到热沉的热量相等。本文利用有限元仿真软件 COMSOL Multiphysics® 对处于热平衡的 TES 进行了电流-热传导仿真。得到稳态时TES器件的温度分布，并计算得到TES器件的关键参数热导 G，同时得到了器件处于稳态时薄膜温度与偏置电压 (V-T) 的关系，这对于器件设计有着极大的帮助。 En savoir plus

高温超导磁悬浮现象自发现以来,以其独特的无源自稳定优势被广泛应用于超导轴承、飞轮储能和轨道交通等领域。随着高速磁悬浮应用的发展和需求，关于高温超导磁悬浮在动态运行下的悬浮特性研究变得尤为重要。本文借助COMSOL Multiphysics软件，耦合AC/DC模块和传热模块，基于磁场强度H法和非线性幂指数E-J关系，建立了悬浮于环形永磁轨道上方的高温超导块材三维实体模型。通过设置轨道的上下振动来模拟超导块材高速运行下受到的轨道不平顺带来的交变磁场的影响。仿真以高温超导块材磁-热-力耦合特性为切入点，研究了在变化外磁场下超导块材悬浮性能及其内部温度变化情况 ... En savoir plus

当一定波长的电磁波照射到金纳米颗粒上时会引发局域表面等离子共振（LSPR）现象，这一现象将增强金纳米颗粒对入射电磁波的吸收，纳米颗粒将吸收的电磁能量转化为热能，温度升高，以纳米颗粒作为热源可以实现微纳米尺度上的精细温度调控。 本文通过广义多粒子Mie理论（GMM）计算在非独立散射的情况下，金纳米颗粒球多聚体的辐射吸收特性；然后基于COMSOL传热模块，考虑颗粒间的近场辐射换热现象，对包含多聚体颗粒的微尺度空间温度进行了模拟计算，讨论可见到近红外波段辐照条件下纳米颗粒多聚体及其周围几百纳米范围内基体介质的温度分布情况。 通过对金纳米颗粒球组成的多聚体的计算 ... En savoir plus

地下煤层自燃过程涉及多孔煤介质中地质效应、氧输运与流动、能量输运等复杂的相互作用。以往的研究通常忽略了煤的自热对气体和煤膨胀等热机效应的影响，并没有在模拟中充分实现这些复杂的相互作用。本文建立了煤的力学变形、气体流动与输运、热力输运的全耦合模型，并通过一系列煤的性质模型和状态方程，定义了它们之间复杂的相互作用。这些包括(1)煤的孔隙度模型;(2)煤的渗透性模型;(3)气体状态方程;(4)自热模型。 将该模型应用comsol数值模拟软件对东滩煤矿地下巷道自燃时间和位置进行解算，结果与现场实测结果吻合较好。进一步，通过本模型与其它模型的对比结果发现 ... En savoir plus

通讯作者：衡益，邮箱：hengyi@mail.sysu.edu.cn 热传导反问题已广泛应用于如航空航天工程、机械加工、化学工程、冶金等工程领域。数学不适定性使其很难快速稳定求解。我们近年来进行了一系列相关研究[1-5]。与传统的基于优化的方法不同，本工作针对薄板上三维瞬态热传导反问题，即通过薄板加热面上的温度测量信息估算上表面的瞬态热流分布，提出了两步直接法。基本思路是通过重构Dirichlet边界条件将该反问题转化为易于求解的正问题，以获得近似解。此外，我们提出了基于后验误差的时空自适应网格细化离散策略进一步提高计算效率。本工作采用COMSOL ... En savoir plus