基于COMSOL的平房仓冷却通风过程中粮堆热湿耦合传递研究

粮仓冷却干燥通风是确保储粮安全的重要技术措施,在此过程中粮堆内部的热湿耦合迁移过程非常复杂。在COMSOL软件中,建立了冷却干燥通风过程中高大平房仓的三维物理模型,通过修改COMSOL内置材料方程、耦合渗流、能量守恒、动量守恒和水分迁移控制方程,以实测的送风空气温度和湿度为入口边界条件,数值模拟了湍流、湿空气传热、湿空气传质、多孔介质传热、多孔介质传质等多个物理场,并考虑了热湿耦合、温度耦合和流动耦合,对高大平房仓粮堆内冷却干燥通风过程中的热湿迁移规律进行了研究。基于实际高大平房仓的验证结果表明,通过修改COMSOL内置方程可以准确模拟预测冷却干燥通风过程中粮堆内热湿耦合传递过程,数值模拟结果可用于指导粮仓冷却干燥通风过程和粮仓通风系统优化。     

利用COMSOL对气体扩散层及燃料电池进行仿真模拟的研究进展

本文综述了利用COMSOL软件进行质子交换膜燃料电池相关结构仿真模拟的研究进展,分析基材层（碳纸层）和整个气体扩散层特性（几何参数、孔隙率等）及操作条件（压力等）对电池性能的影响,并且回顾了利用COMSOL仿真模拟在燃料电池运行条件（温度、电压等）、水管理、电池流场结构设计及性能优劣评估等方面的研究,以期为气体扩散层的结构设计和电池的性能优化提供参考。     

基于COMSOL的锂离子电池热失控仿真与防控

动力电池是新能源汽车关键部件,为进一步探究其热失控机理及影响因素,总结热失控发展过程,利用COMSOL软件构建锂离子电池单体模型,结合仿真实验结果详细分析其影响因素,并提出一款利用隔热罩、隔热盖板、隔热底座和可滑动扩容盒延缓热失控效果的可延缓热失控的汽车电池包。研究结果表明：热失控过程大致分为加热阶段、喷射和燃烧阶段、熄灭阶段,受4种副反应产热影响;在超过445.08K的高温环境下,长时间工作的锂离子电池易发生热失控,失控热源关键在正极活性材料与电解液分解反应;当电池实际温度超过500 K时,温度若无法及时控制将导致火灾事故发生;同时,对流传热系数越高,电池温度变化越快;初始温度越高,热失控可能性越大。     

基于图像融合的电容成像

为提高电容层析成像系统重建图像质量,提出基于图像融合的电容成像方法.通过电磁场有限元仿真软件COMSOL构建ECT传感器模型进行仿真研究,分别通过共轭梯度算法和奇异值分解算法重建图像,运用基于小波变换的图像融合方法对图像进行处理.仿真及实验结果表明该方法有效改进了ECT图像质量.     

电涡流检测系统的仿真分析与实验研究

设计了一个EC-AMR电涡流检测系统。运用基于有限元分析法的COMSOL软件对影响检测结果的主要因素进行仿真分析,并将结果应用于实验中。实验选择异向磁阻三轴磁场传感器HMC1043感应空间磁场的变化,由STM32处理器进行数据采集、处理与显示,实现了铝板表面微小缺陷的高灵敏、显著检测。     

电容式微机械超声传感器设计与仿真

建立电容式微机械超声传感器(CMUT)微元三维有限元模型,经过分析CMUT微元不同结构对CMUT性能的影响,得到CMUT结构参数。设定工作频率范围1~2 MHz,工作电压Vdc<100V,首先,利用有限元模型进行模态分析研究薄膜参数与一阶频率的关系,以此确定薄膜参数;然后,在阐述相关理论和静态分析的基础上,仿真、分析空腔对CMUT性能的影响,进而确定空腔高度;最后,通过静电-机械耦合分析和计算机电耦合系数优化电极参数。对所设计的CMUT结构进行仿真验证,工作频率为1.65 MHz,塌陷电压为68 V,满足应用要求。     

AlN压电薄膜换能器性能的仿真研究

在压电换能器的制作中,电极对其谐振和反谐振频率、机电耦合系数及品质因数等重要性能有着直接的影响。该文针对AlN压电薄膜复合结构,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对电极-AlN-不锈钢结构的三维模型进行了压电-结构耦合分析。基于此模型,通过改变电极厚度、材料及压电层的介电和机械损耗等参数,来研究换能器的性能参数变化,研究结果对后续以不锈钢为基底的压电超声换能器的制作起到了一定的理论指导作用。     

盘形谐振陀螺的机械灵敏度仿真优化

针对盘形谐振陀螺的机械灵敏度这一关键性能,采用结构优化法对盘形谐振陀螺的谐振环壁厚分布进行了优化。首先基于COMSOL with MATALB实现了盘形谐振陀螺品质因数Q、谐振频率f0、等效质量meff和角度增益Ag的有效计算,估算出了盘形谐振陀螺的机械灵敏度;然后以机械灵敏度为优化目标,采用移动渐近线法对盘形谐振子的谐振环壁厚分布进行了优化。壁厚分布优化使陀螺的机械灵敏度提升了20%。     

光纤复合低压电缆温度分布与光单元传输特性研究

研究线缆发热与光单元传输特性变化之间的关系对光纤复合低压电缆(OPLC)设计及应用十分重要。用COMSOL软件模拟仿真光纤复合低压电缆的稳定运行和短路故障状态,得到其相应的电缆温度分布以及光单元传输损耗特性。选取线缆上不同位置处的特征点进行仿真,结果表明：电缆故障时导体绝缘层内升温较明显,外护套温度变化不明显;光纤温度变化很小,其温度在5 s内只有0.2 ℃的上升。由热膨胀引起的位移很小,使得传输损耗在这2种情况下几乎一样,短路故障对光纤的温度影响不大。设计光单元升温实验得到光缆传输损耗的数据,并与仿真数据进行对比分析。实测温度数据滞后于仿真数据5 s,但与仿真数据变化趋势一致,证明了仿真模型的可靠性和可行性。     

A computational interface for thermodynamic calculations software MTDATA

A novel computational interface between a thermodynamic calculations software MTDATA and a scientific computing software MATLAB is developed utilising the MATLAB interface to generic dynamic link libraries (DLLs). As such, runtine thermodynamic calculations can be performed in MATLAB environment with extended flexibility. In addition, combined thermodynamic-kinetic models developed in MATLAB can have a seamless link to MTDATA whenever thermodynamic parameters are required. Further extension of the interface to a multiphysics modelling software, COMSOL Multiphysics, is also introduced. The interface extends the capabilities of these three software packages and provides a methodology for sophisticated and even three dimensional combined thermodynamic-kinetic modelling. Applications of the interface in equilibrium thermodynamic calculation, nonequilibrium Scheil calculation, and diffusion in a multicomponent multiphase system are presented.