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“极化激元”是固体物理学中的重要概念，泛指各种极性元激发与光子的耦合。其中，声子极化激元是指晶格振动的声子与电磁场中的光子相互耦合的一种极化激元波。使用飞秒光在铁电晶体铌酸锂中通过光学非线性效应可产生声子极化激元，其频率位于太赫兹波段，在晶格的振动弛豫、太赫兹光谱、与介观微结构作用等领域已有广泛应用。 声子极化激元涉及电磁场和晶格场的耦合问题，其形式满足黄昆方程。我们使用 COMSOL Multiphysics® 的多物理场（偏微分方程组以及射频模块）模拟了块状铌酸锂晶体中产生声子极化激元波的产生和传输。 铌酸锂晶体作为太赫兹应用的集成化平台 ... En savoir plus
随着管道运输在运输业中越来越重要的作用，对管道腐蚀部位进行精确的检测也尤为迫切，但常规的无损检测方法难于对于局部腐蚀进行有效的检测。电场指纹法（Field Signature Method，简称FSM）是一种高精度、高敏感性的无损检测技术，其依据被测表面电压信号的变化判断金属内壁的腐蚀情况，能够较有效的检测出管道的局部缺陷。鉴于实际腐蚀是一个缓慢且不易预测的行为，难以通过实际实验获得多个管道实际腐蚀信息数据库，基于此，本文采用COMSOL多物理场数值模拟仿真软件进行有限元分析，建立腐蚀信息数据库。模拟了不同影响参数对监测结果的影响，不同电场分布图见图1 ... En savoir plus
以 SF6 或 SF6/N2 混合气体为绝缘介质的 GIL 具有大容量、高可靠性和环境友好等特点，而 GIL 中存在的金属微粒污染问题是提高设备绝缘强度研究中的关键技术难题。在 GIL 中，金属微粒引起的电场畸变会带来一系列绝缘问题，这些问题需要进行深入研究。针对直流 GIL 中金属微粒污染问题，本文研究其对绝缘子表面电荷积聚的影响。充分考虑附着导电微粒的情况，建立了可以灵活设置微粒与绝缘子相对位置的三维模型，利用 COMSOL Multiphysics® 软件的 AC/DC ... 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
透明导电薄膜是柔性触摸屏、太阳能电池、透明加热器等现代设备中的关键部件。基于模板法制备的透明导电薄膜没有结电阻，具有高光学透明度及低薄层电阻，特别适用于透明加热器中。这种透明导电薄膜的电学、光学性能及稳定性与其中随机金属线网络的几何结构有着紧密关联。由于随机的金属线网络尺寸小至微米甚至纳米级，只能通过高分辨率的红外显微镜研究薄膜电加热时的温度分布情况，而其中电流的分布则要通过数学方程计算。因此，需要开发一种电-热耦合模型，探究透明导电薄膜在电加热过程中的电流及温度的分布情况，分析薄膜电加热性能与金属线网络几何结构的关系 ... En savoir plus
带有防腐层的金属管道被广泛应用到油气输送，金属管道表面缺陷的存在会对管道运行产生安全隐患，如何检测防腐层下金属表面缺陷一直是无损检测领域的难题；本文设计了一种基于电容成像技术的新型电容成像探头（图1），利用该探头对不同深度的表面缺陷进行线扫描研究，并搭建电容成像实验装置（图2）进行实验研究，最后对比分析仿真结果（图3）与实验结果（图4）。 计算方法：通过 COMSOL Multiphysics® 软件的 AC/DC 模块，利用背对背三角形电容成像探头对不同深度的表面缺陷进行线扫描。求电容值仿真中用到了“静电（es）”接口，涉及到了基本的电磁学方程。 结果 ... En savoir plus
表面等离激元（SPPs）是一种在特定光激发下由金属自由电子振荡产生的沿金属与电介质界面传播的电磁波。作为光与物质相互作用的一种重要形式，SPPs在近场光学，表面增强光谱以及化学和生物传感等领域都有着广泛的应用。表面等离激元共振显微术（SPRM）利用全内反射的消逝场激发SPPs，在金属薄膜表面传播的SPPs与纳米粒子的散射波相互作用产生独特的波形图案。由于SPRM所具有的波形图案较为复杂，我们利用COMSOL Multiphysics的波动模块构建了计算模型对其进行仿真模拟，并应用于SPRM的单纳米粒子成像和纳米电化学领域的研究分析。 首先 ... En savoir plus
叶片复合材料层的击穿是风电机组遭受雷击后的主要故障形式。对于低电导率的GFRP类叶片铺层而言，雷电先导作用下的强背景电场造成的电击穿可能先于回击电弧的热效应产生。为了获得GFRP铺层的电击穿机理，基于COSMOL Multiphysics软件，建立了引下线-GFRP铺层的流注放电数值仿真模型。考虑了空气域与介质层内部的粒子输运，以及气-固分界面上的电荷沉积与注入作用。通过“稀物质传递物理场” 模块、“静电物理场”模块、“边界常微分和微分代数” 模块以及“稳定对流-扩散方程接口” 模块对控制方程进行求解。依据电场梯度分布进行了网格加密与时间步设置 ... En savoir plus
为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... En savoir plus
扫描隧道显微镜（STM）中的金属针尖在光照下可在其附近形成极大的局域电场增强，这种高度局域的电场可以改变在其附近分子的辐射特性。本研究中，我们将特殊荧光分子置于STM针尖下方，利用针尖和金属衬底形成的纳米腔中的强大电场增益，来调控分子荧光辐射强度。研究结合实验观测和理论分析，理论计算主要采用了COMSOL电磁场仿真模块。通常人们认为，纳腔内局域电场的主要分量垂直于衬底平面，所以只有当分子跃迁偶极垂直于衬底，才能和纳腔等离激元有效耦合。相反，分子偶极垂直于衬底时，分子辐射很大程度上会被淬灭。然而实验发现，在分子和衬底之间加入一层绝缘层后，即使分子偶极跃迁平行于衬底 ... En savoir plus