Articles techniques et présentations

对锂离子电池进行准确建模有利于更好的进行电池设计和电池管理。目前对电池电化学模型的建立主要是基于传统的P2D理论，将活性颗粒假设为均匀分布的球形，使用bruggman关系式近似计算固液相的有效传输参数并忽略了粒径和孔隙率在电极内的异质性分布。在小倍率充放电条件下由于锂离子浓度梯度较小，所以均质化模型可以准确表达电池的内外特性；然而在大倍率条件下，厚度方向上复杂异质性的孔隙限制了锂离子的传输，特别是对于厚电极。此时均质化模型往往低估了电池极化，导致仿真与实验结果误差大，模型不准确。为了充分考虑电极结构的异质性，本研究在传统P2D模型的理论框架下，将电极厚度方向分为多层 ... En savoir plus

高效光伏发电是以清洁能源实现未来碳中和的重要环节，然而太阳能电池在实地、连续昼夜切换的光谱下的发电效率并未得到充分优化。基于此类问题，我们提出一种使用COMSOL + MATLAB LiveLink预测全年候电池平均发电量、针对实际光谱优化电池结构的方法。 本模型涉及两个研究步骤。在研究1中，我们使用波动光学模块/数学pde计算晶硅太阳能电池中全波长下的二维光电场分布（图1(a)）及外量子转换效率，运用网格的映射大幅减少此步骤的计算时长，并使用sum + withsol的算子实现在半导体物理场中调用光学计算得出的总载流子生成率（图1(b)）。在研究2中 ... En savoir plus

在微波加热的多物理场仿真中，如果被加热物体的几何区域太小或者太薄，会造成整个模型网格剖分困难、网格数量多且计算消耗内存大等问题。本文针对微波加热时薄壁容器的网格剖分困难，网格数量大，且占用计算机内存资源多的问题，提出了一种基于变换光学算法的微波薄壁加热模型计算优化方法。利用变换光学算法将薄壁区域空间扩大，通过改变薄壁区域内的介质参数来与原模型进行空间映射，从而避免网格剖分过程中的薄壁问题出现，这样可以在同样的网格剖分设置下减少整个模型的网格数量，节省计算时间，减少计算机内存资源的占用。通过相应的公式推导，在二维模型中实现了薄壁变换光学算法的计算 ... En savoir plus

三分量阵列感应测井同时测量九个磁场分量，其丰富的分量信息可用于提取地层电阻率、地层倾 角等信息。三分量阵列感应测井理论是分析仪器响应特性、研究仪器在地层中的响应机理、设计三维分量感应仪器的基础。本文使用COMSOL有限元软件建立三分量阵列感应共面线电流源发射 —接收仪器模型，利用Compiler功能编译输出.exe文件，通过MATLAB软件执行输出，研究斜井中共面线圈系的测井响应，考察仪器周围涡流，揭示不同测井响应的影响机理。研究表明，三分量阵列感应共面线电流源响应计算模块挂接在测井数字孪生平台运行稳定，仪器共面响应取决于层厚、电导率对比度、倾角等因素 ... En savoir plus

空芯光纤因空气芯的存在，理论上具备极低的光学非线性、色散与极高的损伤阈值，同时能够大大减弱了光纤材料吸收的影响，适合极端波长、大功率激光以及超短脉冲传输，在光通信、传感、微加工以及气体非线性研究等领域具有极大潜力。其中，反谐振空芯光纤因其简单有效的结构设计及低损宽带传输的特点而备受关注。这里我们利用COMSOL的波动光学模块对其进行若干数值仿真来研究针对此类具有大芯径-波长比和稀疏精细结构微结构空芯光纤的网格划分策略，并基于此进一步研究了反谐振空芯光纤的结构参数对其泄漏损耗以及材料吸收所引发的材料损耗的影响。我们通过对空气 ... 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

研究基于自主研发并已投入运行的超高纯氪氙分离低温精馏系统的实验数据，在 COMSOLMultiphysics 软件利用非等温流动和多孔介质中的稀物质传递模块建立极低浓度下波纹规整填料PACK-13C 的 REU 模型，利用化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气液物性，通过Delft模型计算得到气液间传质系数，利用传质通量边界和边界热源模拟气液界面上的传质传热现象，分析气液两相传热传质特性，研究极低浓度(<e-7 mol/mol)下的气液传质过程，并通过改变填料几何结构进行优化分析。 模拟结果显示REU模型能较为准确地表征填料液膜上的浓度变化 ... En savoir plus

【摘要】本作品通过变换光学原理研究可伸缩式微波炉，通过伸缩变换腔体的大小实现微波炉内电场分布的实时变化，可以达到便携式且加热更均匀的目的。变化光学算法的引用是力求解决COMSOL多物理场中移动边界运算的困难。通过“光学时变各向异性介质理论”使得在网格不变化的情况下可计算运动目标的加热分析。图1为仿真几何模型设计图，被加热材料采用的是土豆片，腔体设计为250mm250mm200mm，腔体底部采用散射边界连接到微波源，除了腔体底部面设置为散射边界外其余部分都设置为PEC。图2为网格划分图，模型由很多个矩形区域构成，可采用网格扫掠来划分网格。图3为电场分布的动态图 ... En savoir plus

模型通过锂电池模块、传热模块、CFD模块的耦合实现。锂电池与传热采用弱耦合形式实现，而传热及流体采用强耦合形式实现。电芯产热与散热满足能量守恒定律。 根据三电极实测数据分别修正不同倍率充电条件电芯全电池电压、正参电压、负参电压，确定电芯动力学参数，完成模型的标定。热源包括正负极柱以及连接片焊接处产生的欧姆热，极组所产生的电化学热。流体属性及入口、出口的边界条件根据特定需求来设置。流体采用湍流中K-ε类型，流体对网格的要求比较高，流体网格需要加密并设置为流体静力学物理场来增加模型的收敛性，模型计算量较大，故采用分离式求解器。充电策略因为以时间作为阶梯充电倍率的转换依据 ... En savoir plus

1）网格剖分 利用COMSOL Multiphysics4.4软件对模型进行网格划分。采用结构化网格对冻存管单独扫掠操作，样本域固定单元数为20，管帽和管内空气域固定单元数为5，其余部件采用自由四面体的剖分方法。网格大小按普通物理场超细化处理，最大单元尺寸均不超过1cm。为保证计算精确度，对冻存管管壁网格局部加密。 2）边界条件 (1) 空气域。冷台外部空气初温为25℃（298.15K），设定空气外壁面绝热，不与外界换热。 (2) 冻存管。将管壁设置为薄层边界，管内样本（水）设置为相变材料，相变起始温度0℃（273.15K），相变区间10K。 (3) 导冷部件 ... En savoir plus