Articles techniques et présentations

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

新能源汽车电池液冷板的结构优化设计影响着电池的性能和安全，本文引入拓扑优化方法对电池模组的液冷板结构进行优化设计，对涉及到的相关参数进行影响性分析。在COMSOL Multiphysics中对电池液冷板拓扑优化结构设计进行理论计算。通过传热与流体流动模块建立共轭耦合的拓扑优化结构模型，在拓扑优化模块中引入Brinkman惩罚函数和Darcy差值模型，得到针对于不同结构的耦合方程数学模型和无量纲方程，通过亥姆霍兹过滤和双曲正切投影方案，建立正确的目标函数和数学模型方程，根据移动渐进线方法对设计变量进行迭代计算，最终得到随迭代次数变化的拓扑结构 ... En savoir plus

井下牵引机器人是一种安装在测井、射孔或修井工具串前端的自驱动装置，其核心作用是解决传统电缆或钻杆输送方式的局限性。其工作环境极端，给设计与可靠性评估带来了巨大挑战。传统的经验设计和单场分析方法难以准确预测其在实际井筒中的结构特性与牵引性能。本研究基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台，对一款电动轮式牵引机器人进行了全流程的建模仿真与性能预测，建立了牵引机器人的几何模型，并系统性地研究了其核心物理过程。牵引机器人在运动过程中，伸缩臂可根据井筒尺寸自适应调节角度。将模型简化为二维结构，可以更直观地观察伸缩臂角度自适应调节的过程。在水平井 ... 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

To address the challenge of combining high filtration efficiency with thermal insulation, a 3D nanofibrous sponge with curly fibers, hierarchical porosity, and ultralow density was fabricated via electrospinning. The material exhibits excellent filtration performance, low air resistance, ... 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

天然气掺混氢气后进行燃烧发电能够降低温室气体二氧化碳的排放。在燃烧前，两种气体需要经过静态混合器以保证氢气与甲烷充分混合。此研究根据实际工况条件，建立甲烷和氢气混合的热力学及动力学模型，对比两种气体在不同几何构型混合器中混合后的均匀程度。基于混合工艺条件，首先比选了不同的甲烷氢气混合体系的热力学模型，确定了合适的混合气体密度、黏度以及分子扩散系数的计算方法；其次通过计算流体力学建模，分析了工业上常用的T型管、KSM螺旋式静态混合器和一种基于倒圆锥台几何构型的混合器在甲烷和氢气混合上的性能。以模拟计算出的分离强度作为对比指标 ... En savoir plus

电子枪中加速电极的形状参数是影响电子枪性能的关键参数之一，其影响主要通过改变轴上电势分布实现，本研究建立了电子枪加速极的静电仿真简化模型，以加速极形状参数为变量、轴上电势曲线为目标进行参数化扫描，可以得到预设条件下的加速极厚度、孔径、间距等参数的影响趋势。该模型可用于电子枪加速电极的形状参数优化，导入具体电子枪几何模型后可以寻找加速极几何参数的局部最优解。 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

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