Articles techniques et présentations

微波化学反应的研究，一般要求实验装置要具有尺寸小、工作频带等特点，基于这种要求，近年来一种同轴式的微波反应器应运而生。本文基于COMSOL Multiphysics® 软件，对两种不同结构的同轴式微波反应器进行对比分析。结构主体是由外导体和内导体形成的同轴腔体，内外导体由金属材料构成可承受一定的高压反应。反应器一端为短路面，另一端结构一填充了截锥形聚四氟乙烯插件，结构二为填充了一定厚度的柱形聚四氟乙烯。我们建立了两种结构的二维轴对称模型，通过电磁波-频域接口、层流接口以及流体传热接口对其进行模拟计算，探究不同介质下反应器的加热效果。数值仿真结果如图2、图3、图4所示 ... En savoir plus

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

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

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

多晶硅真空定向凝固过程本质上是一个热科学的问题，其整个过程中涉及的传热、熔体流动、热应力与晶体生长相互协同、相互作用。因此，探究定向凝固过程中传热特性、熔体流动行为、热应力大小以及不同下拉速率对晶硅铸锭内的位错、晶界等缺陷之间的影响规律的深入理解是获得高质量晶体和高效多晶硅的前提和基础。 为此初步建立了多晶硅真空定向凝固过程的温度场—速度场—应力场耦合模型，模型中主要使用固体传热、表面对表面辐射、固体力学、层流和动网格物理场接口以及Marangoni效应等多物理场接口。通过模拟计算发现Marangoni对流会导致硅熔体流动速度增大3倍以上 ... 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

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

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

本文介绍利用COMSOL传热模块对激光闪射法（Laser Flash Method）测量具有环形结构的碳化硅复合包壳的瞬态传热过程，进而获得对标准激光闪射法估算热扩散率/热导率的几何修正系数和温度修正系数。 碳化硅复合包壳由多层的单质SiC陶瓷基体、SiC纤维编织层组成。碳化硅复合包壳在高温蒸汽中抗氧化性远远优于锆合金，因此被视为未来核电站燃料棒包壳的理想解决方案。为了开展碳化硅复合包壳的性能分析，需要使用激光闪射法获得其在500K~1800K温度范围的热扩散率。问题在于，激光闪射法标准(ASTM E1461-13)规定的样品形状为薄圆片 ... En savoir plus