Articles techniques et présentations

全陶瓷微密封装（FCM：Fully Ceramic Microencapsulated）燃料，作为新一代用于核反应堆的耐事故燃料（ATF）元件的关键组成部分，具有裂变产物包容能力强、热导率高、辐照稳定性好等优势。FCM是由大量TRISO燃料颗粒（~103个/芯块）弥散于SiC基体组成的柱状芯块。其结构复杂，需要精细的数值模拟技术支撑研发。基于COMSOL多物理场耦合有限元软件开发的FCM燃料单颗粒和元件级芯块的多维热学-力学-裂变产物扩散耦合分析模型，详细考虑了材料物性参数随时间、温度、燃耗、快中子注量等因素的变化，基于COMSOL内置和自定义的模块 ... En savoir plus

应力型保偏光纤通过在光纤结构中引入不同热膨胀系数材料，造成纤芯受应力致光弹效应影响，进而实现纤芯折射率随波长和偏振态的分布，产生应力双折射。目前关于应力型保偏光纤的解析模型与数值仿真都与实际结果存在较大差距。本工作使用COMSOL® 软件，首次将热膨胀系数随温度的变化引入仿真研究，通过使用结构力学中的热应力多物理场接口，进行瞬态模拟，计算得光纤应力双折射分布。本研究探索并分析了不同热膨胀系数-温度曲线和不同温度历史对应力场及双折射的影响。对进一步改进应力型保偏光纤设计和制备工艺具有一定指导意义。 En savoir plus

由于异种金属的热物理性能存在较大差异，在焊接过程中极易形成金属间化合物，这给两种材料的焊接造成了一定的困难。因此，针对钢/铝异种金属焊接存在的难点，建立了基于COMSOL软件的激光-TIG复合热源焊三维瞬态熔池数值分析模型。利用所建模型对不同焊接条件下的激光-TIG复合热源焊熔池形貌和温度场进行模拟计算，分别探讨了激光功率、电弧电流及焊接速度对复合焊焊接温度场的影响规律。 En savoir plus

锂离子电池外短路是被受关注的锂电池安全问题之一，当电池发生外短路时，瞬间电流极大，电芯内部会产生大量的热，当温度达到一系列副反应发生的温度将引发热失控。因此锂电池外短路仿真有着极为重要的意义。本模型通过数学模块的PDE接口及传热模块的耦合实现。电学模块通过PDE设置（0维），其核心利用电池剩余电量作为变量，通过COMOSL中内置的偏微分方程接口，将剩余电量对时间的偏导数作为流经电池的总电流。在偏微分方程中定义因变量qc,控制方程中ea为质量系数，da为阻尼系数，为守恒通量，f为源相，当ea设置为1，da设置为1，设置为0，源相f设置为-Is时，此时方程变为所需要方程 ... En savoir plus

TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... En savoir plus

温度对扬声器的影响体现在性能和可靠性两个方面。当散热不良、温度过高，可能导致音圈散圈、磁路脱胶、退磁等一系列问题，影响扬声器性能。温度过高还可能造成盆架等不耐温材料的形态改变，导致外观变形甚至破坏。 该模型求解的是扬声器零部件之间的热传导，以及空气的对流问题。通过建模仿真，可以得到功率实验时扬声器音圈、磁路和盆架的温度分布和温升曲线。经过验证，该模型得到的仿真结果与实测结果吻合较好。这对于评估扬声器材料耐温能力和功率实验风险有很好的指导意义。 此模型需要“CFD模块”、“传热模块”和COMSOL Multiphysics®。 The effect of ... En savoir plus

随着碳纤维增强复合材料(CFRP)在航空等领域的应用规模逐渐扩大，其低电导率带来的雷击风险得到广泛关注，CFRP雷击防护设计已成为研究热点，而雷电环境多理场仿真技术也在CFRP雷击防护设计中逐步发挥作用。目前，针对含雷击防护（如铺设防雷金属网）的CFRP平板结构雷击直接效应仿真研究已有一定成果，但是，对于铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构的雷击仿真鲜有研究。 本研究以铺设防雷金属网的CFRP-金属紧固件连接结构为研究对象，借助COMSOL Multiphysics重点分析了连接结构遭受雷击时的电-热多物理场效应。 ... 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

本文基于热传导方程，采用COMSOL有限元模拟软件中的固体传热接口研究TC4钛合金在进行飞秒激光表面扫描过程中的温度场变化。模拟采用控制变量法，通过改变不同的加工参数（脉冲能量、重复频率、扫描速度等）模拟飞秒激光加工对TC4钛合金表面瞬时最高温度的变化的影响。模拟结果表明，在多脉冲飞秒激光照射下，单个脉冲能量越高，热积累的平衡温度越高；脉冲重复频率越高，表面接受总能量越多，热积累平衡温度越高；扫描速度可以影响热积累的平衡，改善材料因表面最高温度过高而发生的氧化或熔化等不良现象。模型的模拟结果与经过验证的基于Matlab软件的数值模型的模拟实验结果相近 ... En savoir plus

污泥电解脱水（SED）是污泥减量化处理和资源化回收前的有效方法之一，而电解污泥脱水过程中温度会持续变化，且温度对脱水关键性能参数有很大影响。为了理解和预测电解污泥脱水过程中温度分布和变化过程，利用Comsol Multiphysics软件中一次电流分布和固体传热接口模拟了SED过程中污泥泥饼的温度分布和变化过程。在一次电流分部接口设置中，总电流数据采用实验所得数据的插值函数，电极界面符合塔菲尔定律。在固体传热接口中，热源采用一次电流分布单项耦合电磁热源。为了方便实验数据验证仿真效果，在仿真中采用温度探针，获取与实验热电偶实测点相同位置的温度变化过程。仿真结果显示 ... En savoir plus