Articles techniques et présentations

本文介绍COMSOL Multiphysics在水下物体散射声场建模仿真中的应用，具体工作包括：（1）应用压力声学(pressure acoustics，PA)、声学边界元（pressure acoustics boundary element，PABE）、高频渐近散射（pressure acoustics asymptotic scattering，PAAS）三种方法计算刚性球的散射形态函数和目标强度并同Rayleigh理论解作对比，初步探讨了在做声散射建模仿真时这三种方法的适用范围；（2 ... En savoir plus

全超导飞轮储能系统利用高温超块体和永磁体之间的磁耦合，表现出优异的自稳定钉扎悬浮性能，在强电应用方面具有广阔的前景。在本文中，我们基于COMSOL Multiphysics，使用H-φ方程结合移动网格建立了全超导飞轮储能系统中推力型和轴颈型轴承的电磁-热-力三维模型。然后，我们提出了不同的Halbach排列方案来增强永磁转子的磁通密度并增强磁耦合。研究了超导轴承的悬浮力、弛豫特性、电磁瞬态分布和温度特性。结果表明，在轴向零场冷却（ZFC）条件下，永磁转子的优化方案可以显着提高推力型轴承的最大悬浮力和悬浮力刚度，分别是4.0倍和2.3倍，轴颈型轴承的最大悬浮力可以提高5 ... En savoir plus

煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。煤炭地下气化过程中，随着气化工作面的扩展，燃空区范围不断扩大，煤层顶板产生裂隙甚至发生冒落，对地下气化稳定运行造成不确定影响。相较于常规井工开采造成的顶板垮落，气化过程会产生大量热，顶板在煤层温度场高温作用下因热膨胀产生热应力，改变顶板内热应力的分布，同时温度会对顶板岩石的抗压强度、抗折强度、比热容、导热系数等造成影响。研究随着燃空区的逐渐扩展，顶板在温度影响下的应力场分布，对研究煤炭地下气化过程中的顶板冒落规律有重要意义。 ... En savoir plus

方形锂离子电池结构件温升仿真 随着环境污染和能源短缺问题日益严重，新能源汽车逐渐受到人们的青睐。动力电池作为电动汽车的核心部件，其使用性和安全性与温度密切相关。过高和过低的温度都会对电池性能产生影响，严重时甚至会引发电动汽车爆炸起火事故。所以想要通过有限元软件COMSOL Multiphysics建立方形锂离子电池3D电化学-热平均耦合模型，仿真得到电池内部各组件在充放电时的温度分布情况，进而指导电池设计来尽可能的降低电池在工作时的温升。 在COMSOL软件中主要使用“电池与燃料电池模块”、“AC/DC”和“传热模块”这三个模块来实现电池温升仿真。其中 ... En savoir plus

随着城市化的发展，城市下垫面的改造引起城市微气候的改变,比如温度、风速等，这些参数主要受建筑结构、材料、排列方式的影响,在夏季，城市地区温度比周围乡村地区温度高，这种现象也称为城市热岛效应，在全球范围内，这种热岛强度（城乡空气温度差）范围从0.6℃到12℃不等。城市热岛影响人的舒适性和健康，也会加大城市的能源消耗，因此，减少城市多余热量是城市规划者需要考虑的重要因素。此模型采用解决空气与建筑表面和地面热对流传输的CFD模型和解决建筑表面和地面与天空之间短波和长波辐射交换的RAD模型，CFD模型采用雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程，考虑热效应的影响 ... En savoir plus

在电池的性能比较过程中总存在温升、恒流比、容量保持率、倍率性等电性能比较，其中影响这些性能的重要参数就是电池的极化大小。然而现实使用中极化很难以量化，仅仅用直流或者交流内阻来表示还显得单一且不具有说服力，所以寻求一种能够量化的手段从而来衡量电池的极化具有重要意义。通过极化的占比分析还可以分析哪一种极化影响较大，从而为电池的设计优化提供可靠的方向指导。 鉴于上述描述，我们开发了一种充放电过程中极化仿真方法及模型。在COMSOL® 软件的一维模型中定义编辑正负极以及隔膜电解液处反应极化方程和积分，然后利用“电池与燃料电池模块 ... En savoir plus

在设计方型电池充电策略时，往往需要先获得电池在不同温度的充电能力。制作方型电池三电极并测试其不同温度的充电能力过程繁琐且成功率低，因此通常采取制作相同材料的小容量软包三电极电池，进行不同温度、不同倍率充电测试并监控负极电位，作出充电能力曲线。但是小容量软包（<10Ah）与大容量方型（>100Ah）电池的结构差异较大，不能准确反映方型电池的充电能力。 利用COMSOL直接仿真长度约260mm，容量108Ah的方型电池的充电能力。在COMSOL中耦合锂电池模块和固体传热模块，建立方型电池模型。输入方型电池的设计信息，正负极材料半电池充放电数据和方型电池在-20℃、 ... En savoir plus

运用COMSOL Multiphysics 5.4软件建立18650圆柱电池全三维模型。首先，拆解18650电池，对电池内部结构有一个详细的了解，为建模做好准备。建模前应确定各部分材料及几何尺寸，18650电池几何尺寸为直径18mm,高度65mm。确定正负极层及隔膜的高度；确定涂层材料、相应的克容量、材料压实密度以及活性物质的比例，计算得出涂层厚度。正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔，选取铝箔、铜箔以及隔膜的厚度，计算出正极层、负极层、以及两层隔膜的厚度和，进而计算得出卷绕层数。运用各几何参数在COMSOL软件中建立电池的全三维模型结构如图1所示。建立几何模型后 ... En savoir plus

本工作提出一种双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器来克服现有大规模连续流微波加热的局限性。基于隐函数、水平集和任意拉格朗日-欧拉公式（ALE）的算法，建立了一个关于微波加热、化学反应工程和流体搅拌流动的综合模型，通过流动连续性一致对使速度连续。在此模型中甲醇和油酸的摩尔比为6:1，以浓硫酸为催化剂，反应过程中所用的材料参数是关于反应溶液组分和温度的双变量函数。利用该模型，计算了加热过程中管道内部混合溶液温度、生成的油酸质量分数以及反应速率。 En savoir plus

随着电池单体向大尺寸，高比能量，以及快速充电的技术发展，电池的不均匀性也呈现增大的趋势。大倍率充电会造成电池较大的内外温差，甚至可能引发析锂或热失控。因此，在保证电池不析锂的前提下，开发更优的快充策略也应着重关注电池的内外温差。建立三维电化学-热耦合热模型（耦合电池接口以及固体传热接口），通过添加Event接口，进行不同充电策略的设置能够实现对电池内外温度进行仿真。3D电化学模型分为五个域（正负极多孔电极、隔膜，以及半片铜铝箔），3D热模型为真实结构的方形电池（极组与铝壳前后完全接触，左右不完全左右，空隙充满电解液域）。热源有三部分 ... En savoir plus