Articles techniques et présentations

飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点，飞秒激光与物质作用表现出的非线性和准热绝缘特性使其在微纳加工领域有着重要的应用。飞秒激光微纳加工中激光与物质突出的作用机制表现为光子-电子-声子的能量传输过程，其中的电子超快激发等动力学过程会对材料加工中微区能量传输、超快相变等瞬态过程产生重要影响，对飞秒激光微纳加工机理的研究具有非常重要的学术意义。本文介绍了采用COMSOL Multiphysics 的Heat Transfer模块对飞秒激光与多层金属膜作用的超快加热规律进行了数值仿真，对于多层金属膜，膜层分界面处声子温度具不连续的热边界条件，而整个膜系中电子温度处处连续 ... En savoir plus

针对微波反应器在生产生物柴油时加热不均匀的问题，本文在结构优化后的模型基础上，探究物料介电特性、微波频率、物料量等对微波加热效果的影响。本文所有的仿真工作均通过COMSOL软件进行，使用其中的微波加热模块进行仿真计算。在电磁场中，以材料相对介电常数建立电位移场模型。模型波导外端面设置为矩形端口，并开启端口的微波激励，模式类型采用横电（TE）模式，模数为10，模式相位为0。在研究中分频域和瞬态两个步骤进行，在频域步骤中使用稳态求解器求解微波反应器腔体内的电场分布，以FGMERS法进行迭代求解；在瞬态步骤中使用瞬态求解器求解不同时刻下物料各个位置的温度 ... En savoir plus

在石油开采的过程中会产生很多的废料残渣，油基钻屑就是其中的一种。油基钻屑成分复杂，含有多种矿物油，是国家明文规定的危险废弃物，因此需要对油基钻屑进行资源化无害化处理。本文利用多场模拟商用软件COMSOL对不同几何结构参数的螺纹推进式换热器进行合理建模，研究螺纹推进式换热器的关键结构参数、螺纹转速对管侧高温烟气和壳侧油基钻屑的流动传热、阻力性能、内套管形变规律的影响关系和敏感特性。结果表明：随着螺纹转速的增大，油基钻屑出口速度、表面传热系数和流动阻力增大，出口温度升高，最大轴向位移与最大径向位移均逐渐减小；同时发现，当雷诺数Re En savoir plus

环境污染问题日益严重，新能源汽车将逐渐成为汽车工业发展的新方向，而动力电池作为整个电动汽车的驱动核心，其安全性和使用寿命受到广泛关注。动力电池组在大倍率充放电时内部化学反应加剧，各单体电池温度急剧升高，电池单体之间的不一致性加剧，容易引发热失控等一系列安全事故。本工作采用COMSOL Multiphysics有限元软件对圆柱卷绕式锂离子电池建立3D电化学-热平均耦合有限元模型，将电化学模型与热模型结合分析电池的电化学特性以及热行为，最终建立一个安全可靠的热管理系统。 首先使用COMSOL软件的“电池与燃料电池模块”和“传热模块”这两个模块和“锂离子电池接口” ... En savoir plus

掺Yb3+大模场光纤放大器在高功率激光泵浦时，增益离子的量子亏损和材料的本征吸收会导致光纤内部温度的整体上升。由于石英材料的热光效应，光纤整体的折射率会在温升条件下再分布，形成沿着光纤轴向分布的长周期折射率光栅。微扰的折射率光栅会诱导信号光基模和高阶模之间发生模式耦合，使激光能量从基模向高阶模转移，形成横向模式不稳定现象(Transverse mode instability, TMI)。首次采用多物理场仿真软件COMSOL中的电磁波频域模块和固体传热模块，结合Matlab软件编程进行联合仿真，对TMI产生时光与热相互作用的动态过程进行全数值有限元仿真 ... 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

我国南海地区常年高温高湿、雨量充沛、太阳辐照强度大，风速大且风中包含大量水汽，处于多强场耦合的热带海洋环境下，建筑围护结构承受着远高于大陆地区的热湿压力。尽管我国已开始对南海地区进行开发建设，但尚无相应的建筑热工设计指标体系进行指导，使得热工选材无据可依，围护结构设计有所失真。作为指标体系建立的重要基础研究工作，探究极端热湿气候下围护结构热湿耦合传递特点具有重要的科学价值和实际意义。本文针对南海地区建立了一维瞬态热湿耦合传递模型，利用Comsol数学模块系数型PDE接口进行了求解，探讨了热量传递、水分传输过程中相关参数的变化特点 ... En savoir plus

激光加热金属的热传导行为是传热应用的重要研究内容。镀有薄层金（~50 nm）的玻璃片作为表面等离子共振显微成像的传感芯片，能够用于绘制镀金玻片在汇聚激光加热下，由于温度升高而引起的金膜/水界面的折射率异相分布图像。为了研究金膜表面微小区域内的温度变化在三维空间中的分布，以及随时间的热扩散规律，我们利用传热（heat transfer）模块中的固体传热物理场建立了玻璃/金/水模型，模拟了镀金玻片表面经红外共聚焦激光加热过程中三相介质间的热扩散场分布，并与实验结果比较。其中，将玻璃和水两个域之间的界面设定为金薄膜，在物理场中采用薄层（thin layer ... En savoir plus

节能、高效、紧凑已经成为制冷空调行业的发展趋势，其中强化换热技术尤为关键。因此，本文采用COMSOL软件对微型错排管换热器进行了建立二维模型，基于瞬态模型，采用流动和传热模块进行有无交变压力波的数值模拟分析。结果发现随着交变压力波的添加大大增加了速度场、压力场及温度场的波动情况，使得管内工质边界层破坏降低了传热的热阻综合空化链式理论，交变压力波能够起到强化传热的作用，提高了制冷效率，有利于推动制冷行业的发展。 En savoir plus

锂离子电池的温度均匀性是影响电池充放电性能的重要指标之一，由于在放电过程中电池每个组件的产热情况不同，导致电池的温度分布不均匀，会给电池带来一定的安全隐患。因此利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立了LFP方形电池的热-电化学耦合模型，用以计算放电过程中电池各个组件产热，根据仿真结果可以得到电池各组件在放电过程中的产热功率及温度分布情况，从而为锂离子电池的结构设计提供理论参考。 模型的建立主要应用到COMSOL软件中锂离子电池接口及固体传热模块，其中锂离子电池接口用于建立电池的电化学模型，模拟电池充放电过程中电池内部的电化学反应 ... En savoir plus