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已有研究结果表明，利用微波加热技术可使页岩气储层中产生裂缝，促进页岩气的增产。尽管在实验和数值上进行了广泛的研究，但在当前工作中样品尺度上的加热和矿物尺度上的破裂被分别、单独表示，微观观察结果并没有得到充分的解释。此外，目前的研究方法没有充分考虑不同矿物的几何形状、尺度和应力状态之间相互作用。本项工作提出了一种研究电磁热应力耦合损伤过程的新方法。在样品尺度上对微波加热进行模拟，并在微观尺度上对由此产生的应力-损伤响应进行模拟，其中具有不同热、力学特性的矿物以薄片形式堆积，而不是像以前工作中的内部嵌套。在页岩样品中观察到一个三阶段的温度上升曲线，但不一定在所有岩石中体现 ... En savoir plus

随着电力工业的快速发展，母线板作为汇集、分配和传送电能的装置，广泛应用于各个电工领域。由于流过母线板的电流一般较大，其温升发热问题不容忽视。该问题涉及电磁场、温度场、流场及位移场等多个物理场的综合。为了更好地研究其发热散热问题，本文采用 COMSOL Multiphysics® 多物理场直接耦合分析软件，基于有限元理论，在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上，对母线板进行三维建模。分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析，电—热—流耦合场分析，从而研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小。最后加入层流，分析在考虑气流冷却效应时 ... 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

反应堆内固有的多物理场环境使得核燃料的堆内行为演化十分复杂，除了传统的热、力学现象外，反应堆内中子辐照场对核燃料性能演化具有至关重要的作用，主要体现在：1）中子辐照将引起材料内部发生显著的微结构演化，这一方面将影响燃料及包壳材料的热物理性能，另一方面，材料微结构演化将引起特殊的宏观变形现象，例如辐照肿胀、辐照生长等；2）核素裂变产生的难溶性或易挥发性裂变产物在燃料基质内积累、扩散、聚集并最终释放进入气腔引起的裂变气体释放现象。为了准确预测反应堆内燃料元件的热、力及辐照性能演化，本文基于多物理场耦合分析平台COMSOL，搭建了棒状燃料热-力-辐照耦合性能分析工具 ... En savoir plus

随着电子器件尺寸持续缩小接近物理极限，摩尔定律正面临巨大挑战，半导体制造业开始过渡到“超越摩尔”的三维集成时代。铜硅通孔是实现三维集成的关键技术之一，该技术通过铜硅通孔将多个芯片堆叠互连。然而，实际使用铜硅通孔互连芯片存在着可靠性问题，例如铜硅通孔的凸起。这个现象是由于铜与硅之间热膨胀系数的差异较大，因此在器件服役过程中会产生显著的热应力，造成铜硅通孔的凸起，严重地影响到器件的功能和完整性。为研究铜硅通孔凸起的机理，本文采用相场晶体法从原子尺度模拟重现硅通孔的凸起过程。在COMSOL Multiphysics基本模块中 ... En savoir plus

“页岩气革命”使美国成功摆脱了对他国能源的严重依赖，目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在三大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；（3）缺乏针对页岩气进行历史拟合和产量预测的数学工具。针对以上三个主要问题，我们定义非常规储层固有渗透率的演化是裂隙和基质之间物质传输和应力传递的结果，并建立了离散体模型研究孔隙变形与流体流动之间的耦合作用；以此为基础，我们建立双基质双重孔隙介质模型（连续介质模型）研究页岩基质变形与流体流动之间的耦合关系 ... En savoir plus

硅通孔在实现高级集成系统中起着至关重要的作用，但是其发展受到多物理场耦合效应的极大阻碍。硅通孔的多物理场耦合过程非常复杂，热场分布、电磁场分布及结构分布是相关联、相互作用的。针对硅通孔的多物理场耦合问题，本文开展了硅通孔多物理场仿真分析研究。结合国内外在硅通孔多物理场本质研究的基础上，从多物理场耦合理论出发，建立单个硅通孔的多物理场分析模型。通过运用 COMSOL Multiphysics 软件进行建模如图 1，在稳态下选择相应的焦耳热和热膨胀接口进行仿真如图 2，经影响分析确定了硅通孔的一些结构参数，如二氧化硅隔层厚度取 0.8um，硅基质厚度取 5.5um ... En savoir plus

注蒸汽热力采油是稠油开发的一种有效方法，它涉及到储层地质、采油工程、传热学、经济分析等多门学科，是一项复杂、技术难度大的系统工程。研究蒸汽吞吐的热力学过程，包括井筒内饱和水蒸汽温度/压力传输、储层内多相流传质传热等，对于优选热采井生产方式和工作制度、提高采收率具有重要意义。本研究针对注蒸汽热采过程，将井筒与储层作为一个统一的系统，考虑井口注汽参数与储层吸汽能力之间的协调关系以及储层温度场、流体场、固体场之间的耦合关系，基于连续介质力学、流体力学、渗流力学、热弹性力学及传热学等相关理论，建立了反映变温、变形影响的井筒-储层耦合数学模型。基于COMSOL ... En savoir plus

TRISO（TRistructure ISOtropic）燃料颗粒不仅是在役高温气冷堆燃料元件的核心部件，同时也是下一代用于水冷反应堆的全陶瓷微密封（FCM）耐事故燃料（ATF）元件的关键组成部分。TRISO燃料颗粒由内核部分和包覆层两部分组成，其中内核部分包括球形UO2或UN燃料核芯和包围核芯的疏松热解碳缓冲层，包覆层由内向外依次为内致密热解碳层（IPyC层）、碳化硅层（SiC层）和外致密热解碳层（OPyC层）。基于COMSOL Multiphysics®多物理场耦合有限元软件开发了TRISO燃料颗粒的三维热学-力学-裂变产物扩散耦合分析模型 ... En savoir plus

为研究不同加热方式下煤岩内部裂隙在热力耦合作用下的变形特征，建立了微波和常规加热两种数值模型，考查了不同温度场分布特征下裂隙周边应力应变场的变化过程。研究结果表明：微波加热，温度场分布具有内高外低的特征，此时裂隙周边分布的应力多为压应力，且数值较大，裂隙边界位移表现为向内收缩；常规加热，温度场分布具有外高内低的特性，此时裂隙周边分布应力多为拉应力，但量值较低，裂隙边界位移表现为向外扩张；热源越靠近裂隙压应力越明显，反之拉应力明显。 En savoir plus