中频真空电器电弧放电过程的多物理场耦合仿真

多电飞机中频360～800 Hz电力系统是目前国内外研究热点,本文采用多物理场耦合方法仿真计算了中频真空电弧温度、电流密度、压力、电弧速度等特性。电弧模型建立在二维对称柱坐标系下,求解域包括触头、导电杆和电弧区域,以温度、磁感应强度、电流密度、速度为求解变量,考虑平衡放电热源、静态电流密度分量、感应电流密度分量、洛伦兹力、非等温流动和平衡放电边界热源等耦合条件,在中频真空灭弧室内建立了传热方程、麦克斯韦方程组和流体方程,利用分离变量法求解偏微分方程。求解得到10 kA电流峰值时,电弧中心温度为25000 K,电流密度为3×10⁷ A/m²,电弧压力为6×10⁵ Pa。与实验结果对比,表明本文所建立的中频真空电弧多物理场耦合模型的准确性。     

锂电池热管理系统多物理场耦合数值模拟研究

电池组温度对锂离子电池的工作性能和使用寿命等特性影响很大。为研究电池放电倍率以及冷却液流速对电池热管理系统温度分布的影响,本文以18650锂离子电池为研究对象,采用有限元方法仿真分析了在不同放电倍率、不同流动速度下的BTMS温度分布情况,分析造成温度和温差过高的原因。研究结果表明：当冷却液流动速度相同时,放电倍率越大,电池单体温度越高;当冷却液速度在0～0.05 m/s范围内时,增大冷却液流速,电池组最高温度降低越显著;当流速大于0.05 m/s后,冷却液流速越大,电池单体间温差越小,但冷却效果也在逐渐变差。     

离轴四反光学系统的多物理场耦合仿真

光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避免了传统的光机热仿真分析在不同软件间信息传递和转换的过程,提高了仿真的集成性。本文针对离轴四反光学系统构建其多物理场耦合仿真分析模型,分析了光学系统在不同温度条件下的结构变形和光学镜面变形,并通过光线追迹和点列图判断光学性能变化,为后续开展光学系统的优化提供了一种有效手段。     

多物理场耦合研究电感线圈电镀铜

采用多物理场耦合方法构建了电感线圈电镀铜模型,通过有限元分析获得了电感线圈电镀铜过程中铜离子浓度分布、线圈表面电流密度与镀层分布状况,探讨了象形阳极与阴阳极距离对镀层厚度分布的影响。数值模拟结果表明,采用象形阳极与绝缘挡板有助于提高线圈表面镀层的均匀性。当阴阳极距离较小时,采用象形阳极电镀铜,镀层极差降低为0.21μm,COV减小为0.5%。随着阴阳极距离的增加,镀层极差增大到9.5%,需要增加绝缘挡板来提高镀层均匀性。此时,镀层极差为0.14μm,标准偏差COV值为0.4%。     

基于多物理场耦合分析的机载天线仿真技术研究

为了预测、评估对物理场影响较为敏感的微带阵列天线在复杂的温度、应力等多物理场效应影响下的性能变化规律,本文从多场耦合的机理出发,立足于机载阵列天线装机状态下的复杂物理环境,深入分析阵列天线多物理场效应.通过将求解电大尺寸具有优势的多层快速多极子算法和计算温度场及结构场问题的有限元数值算法的联合运用,成功突破模型关联技术、网格共享技术、多物理场协同仿真控制等关键技术,形成了一套较为成熟的解决天线多物理场仿真中典型电热结构耦合问题的仿真流程.     

微波辅助固体催化剂下液相反应的多物理场耦合计算

本文针对传统固液反应耗时长、速率较慢、固液不易分离等问题,提出了一种微波加热固体催化剂下液相反应的方法,该方法可大幅缩短反应时间,提高生产率,实现反应物的高效率转换。建立了基于电磁场、化学反应系统、多孔介质流体流动场、传热场的多物理场仿真模型来模拟微波加热固体催化剂辅助进行液相合成反应的过程,并且基于该模型分析了不同流速与不同功率下反应液的温升情况。该微波加热模型对此类化学反应的优化生产具有重要的指导意义。     

电流密度对电-热耦合下微焊点界面形貌的影响北大核心CSCD

针对电子封装器件中Cu/焊料/Ni焊点结构的电-热耦合效应问题,通过回流焊工艺制备Cu/Sn3.0Ag0.5Cu-0.01BP/Ni微焊点,在焊点电-热耦合实验平台上进行了四种电流密度下的热电应力实验。采用SEM和EDS研究了电流密度对电-热耦合下微焊点界面形貌的影响,探讨了阴极和阳极两侧电迁移行为以及IMC层生长机制。结果表明,当电子从阴极Cu端流向阳极Ni端时,在电子流的作用下Cu原子的移动速度加快,并阻碍阳极界面Ni原子流向Cu端。单纯热时效状态下,阳极和阴极界面厚度增长缓慢,而高电流密度下则快速增厚。无电流时,阳极端生成(Cu_(x),Ni_(y))_(6)Sn_(5)的驱动力来源于Cu、Ni两端之间的温度梯度和浓度梯度;当电-热耦合产生效应时,相对于温度梯度和浓度梯度,电流应力逐步起主导作用,改变了阴极和阳极界面IMC层的主生长机制。     

基于COMSOL的TSV电感多物理场耦合特性研究

基于硅通孔(TSV)技术,提出了应用于三维集成电路的三维螺旋电感.在实际应用中,TSV电感存在电场、温度场和力场之间的相互耦合,最终会影响TSV电感的实际电学性能.考虑P型和N型两种硅衬底材料,采用COMSOL仿真软件,对TSV电感进行多物理场耦合研究.结果表明,在P型硅衬底情况下,多物理场耦合的影响更大,TSV电感的...     

微波加热效应的多物理场仿真与实验

微波对物质的加热涉及电磁、热、加热物的物理参数随温度变化等多种物理过程的综合作用。研究耦合电磁场、热传导和被加热物质物理参数方程构建多物理场方程组,数值求解获得微波加热过程的温度变化。给出多物理场算法公式和计算流程,以2.45 GHz微波加热水为例,多物理场仿真了该加热过程的微波功率分布、热量累积和温度上升,设计和加工制作了微波加热实验装置。在工作频点2.45 GHz处,测试装置的回波损耗为16.2 dB,同时测试了输入功率40 W时4个指定点处60 s内的温升,多物理场仿真结果与测试结果吻合良好,验证了多物理场仿真的正确性。     

电磁冲击波发生器箔片多物理场设计优化

为实现高功率电磁冲击波发生器箔片的优化设计,利用多物理场仿真工具COMSOL Multiphysics 对箔片建模并进行仿真和优化。相较于高阶本征频率,箔片在一阶本征频率下振动时具有更大的振幅;提出了箔片形变收益最大点的概念,据此可分析箔片在不同激励下的转换效率并用于确定激励电路参数以实现高效输出;其后对3种不同结构的箔片的性能在仿真分析的基础上进行了比较讨论,得到了波纹结构箔片在同等激励下具有更大振幅的结论。论文工作对高效高功率电磁冲击波发生器的研制具有一定参考价值。     

射频微系统冷却技术综述

雷达、电子战等射频电子装备向高集成度和大功率方向发展,有力牵引了射频微系统技术的进步,同时给冷却设计带来三大挑战:高面热流度、热堆叠和高体热流密度。冷却技术成为制约射频微系统应用的关键瓶颈之一。文中综述了国内外当前射频微系统冷却技术的发展现状,传统的远程散热架构因界面多与传热路径远已难以为继,高集成度的近结冷却技术显著提升芯片散热能力;以有源相控阵雷达为例,提出了射频微系统冷却的三代技术路线,指出了射频微系统热设计的主要发展方向。     

D2D通信系统的干扰协调与资源优化

本文首先分析了同构网络下的D2D系统干扰协调和资源优化问题,简要介绍了基于部分位置信息的D2D干扰协调和资源优化,再对单小区和多小区的D2D功率控制和信道分布简单介绍。其次,文章再针对异构网络下的D2D资源优化,从异构网络下的D2D模式选择和信道分配以及异构网络下的D2D中继资源优化两个方面进行研究。     

基于热-流-力耦合计算的多芯片组件布局构形优化

基于构形理论和多物理场耦合数值计算方法,建立了自然对流条件下均匀产热的多芯片组件模型,给定印刷电路板面积和芯片总占地面积为约束条件,分别以最高温度、最大应力和最大形变为优化目标,以芯片个数及芯片长宽比为设计变量,研究了芯片布局演化对系统性能的影响.结果 表明:不同优化目标下,最优构形均为芯片长宽比为2.1的8芯片布局方式,多芯片组件的最高温度、最大应力和最大形变分别最多可降低16.5％,28.3％和26.9％.对芯片个数和芯片长宽比双自由度的优化效果要明显优于仅对芯片长宽比的单自由度优化.     

钨电极辅助微波等离子体水蒸汽制氢的多物理场计算

通过电磁场和等离子体场耦合的方法对钨电极辅助微波等离子体制氢过程进行多物理场耦合计算,并对制氢过程中的电子密度、电子温度、氢气和水蒸汽的浓度进行计算.计算结果表明,在10-16 s到10-15 s过程中,电子密度和电子温度增加并由电极向四周扩散,氢气浓度缓慢增加.在10-15S到10-14S过程中,电子密度和电子温度分...     

射频微系统关键技术进展及展望

文章简单介绍了微波集成电路的发展动态,综述了以美国DARPA为代表的国内外机构在射频微系统方面的重大研究计划及其水平,简述了射频微系统在通信、雷达、相控阵等领域的代表性应用,并总结了射频微系统互连、仿真与优化和集成架构设计等三个关键技术及其进展情况,最后对射频微系统今后的发展趋势做出了展望。