电极设计对SMR电学性能的影响

为了满足射频器件的高频率、高功率和微小型化的需求,该文采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics设计了一个谐振频率为3.455 GHz的牢固安装型谐振器(SMR)二维模型,研究了不同电极面积(200 μm2、150 μm2、100 μm2、50 μm2、25 μm2)对谐振器横向寄生谐振的影响,并对比了上电极变化和上、下电极同时变化对器件横向寄生谐振程度的影响。结果表明,器件在谐振点（3.455 GHz）附近的横向寄生谐振随电极面积的减小而增加,当电极面积为25 μm2时,器件的横向寄生谐振现象最显著;当电极面积的变化量一定时,同时改变上、下电极面积的横向寄生谐振大于只改变上电极面积产生的横向寄生谐振。     

电感变化率对涡流传感器性能影响的仿真研究

为了提高涡流传感器的电感灵敏度和热稳定性,研究了探头线圈的结构、激励频率和温度对线圈电感变化率的影响。首先通过COMSOL Multiphysics仿真软件构建稳态物理模型并加入瞬态温度模块,通过参数化扫描仿真,验证该模型的合理性。其次在稳态恒温实验条件下对线圈内外半径、厚度、匝数进行仿真,得到导线直径不超过40μm、内半径0.1mm^0.5mm、外半径2.5mm的60匝单层平面线圈的电感灵敏度和测量分辨率最佳。最后在瞬态变温实验条件下得到激励频率900kHz时可以最大程度的提高传感器热稳定性和电感灵敏度,减小温度引起的误差。     

体布拉格光栅外腔半导体激光器温度特性研究北大核心CSCD

使用COMSOL软件对体布拉格光栅(volume Bragg grating, VBG)外腔半导体激光器进行稳态热分析模拟仿真,研究VBG对半导体激光器的温度特性的影响。利用15%、20%两种VBG对888 nm半导体激光器进行外腔锁模,测试并分析外腔锁模条件下半导体激光器的输出特性和温度特性。结果表明,VBG外腔结构能够改善半导体激光器的光谱特性,提高半导体激光器的工作温度。在25℃条件下,当采用15%衍射效率的体光栅进行外腔锁模时,最大输出光功率为10.7 W,输出波长稳定在888 nm,光谱线宽为0.3 nm。     

基于有限元仿真及神经网络模型相结合的大体积混凝土温度预测方法

大体积混凝土的温度裂缝控制是混凝土大坝安全的重要技术问题之一。为研究大体积混凝土内部温度演变规律,对其进行了现场测试。通过实测得出大体积混凝土内部由于水泥水化放热导致在50 h内温度逐渐上升;而表层温度受到环境温度的影响较大,呈现不规律的状态。考虑热固耦合和对流换热现象,结合COMSOL三维有限元软件对大体积混凝土进行模拟仿真,得出:仿真模拟计算得到的大体积混凝土内部温度变化曲线与实测数据的变化规律较为相似;但由于对流换热系数是由人为设定、水泥水化放热公式是通过经验公式得出等情况,导致仿真模拟误差在5%左右。为进一步精确模拟,结合神经网络原理并引入遗传算法和贝叶斯更新对BP神经网络权值进行优化,得出:神经网络预测曲线与实测大体积混凝土变化曲线规律相似;在有大量的已知数据的情况下,神经网络算法可以很好的对监测点进行预测,其最大误差为2. 57%。因此,将有限元仿真和神经网络预测方法结合可较为准确的预测大体积混凝土内部温度变化,获知最大温差薄弱处,利于采用相应措施来避免大体积混凝土裂缝发展。     

Fe-Ga合金换能器动态输出特性分析

Fe-Ga合金具有应变大、响应时间短、能量密度高、磁机耦合系数高、驱动方式简单等优点.Fe-Ga合金换能器在高频驱动电流下会产生涡流损耗.驱动电流频率越大,集肤效应越明显,涡流损耗越大,磁场分布越不均匀,从而影响换能器的输出位移和输出功率.首先基于麦克斯韦方程组分析了不同频率下Fe-Ga棒内的磁场分布,结合结构动力学模块分析了Fe-Ga合金换能器棒内的磁场分布,进而得到Fe-Ga合金换能器的输出位移和频率的关系.结果表明,所使用的Fe-Ga合金换能器共振频率为700 Hz,最大输出位移为6μm.     

基于COMSOL带腐蚀凹陷套管井的声场数值模拟

为了分析识别套管外界面的腐蚀或套管垮塌凹陷情况及在此情况下的声场,使用COMSOL有限元软件对带腐蚀凹陷的套管井声场进行了数值研究,计算得到了凹陷在套管井中不同位置时的声场展开图及井轴上不同源距的接收波列.研究了声源在套管井内、外激发的三维声场,给出了不同时刻的声场分布图和不同方位角的波形图,发现凹陷的存在影响了纵波头波的速度,其大小决定纵波头波的幅度.并且只有当凹陷形成长度和宽度大于一定值时,才能从接收波列中被鉴别.     

油气润滑测试系统中ECT软场效应研究

电容层析成像系统的传感器具有"软场"特性,即敏感场分布受被测介质的影响。为获得高质量的重建图像,利用COMSOL软件快速求解油气润滑测试系统ECT的灵敏度矩阵,运用COMSOL和MATLAB联合仿真,对该管道内层流和环状流2种典型流型的灵敏度场的软场效应进行分析,并且应用LBP算法和OTSU算法,分别在考虑和忽略软场效应的情况下对2种流型进行图像重建。仿真结果表明,软场效应改变了灵敏度分布;润滑油介质靠近管壁时,检测敏感度较高;采用软场效应改变的灵敏度矩阵进行图像重建,将有效提高重建图像精度。     

CFD model for tubular SOFC stack fed directly by biomass

The energy transition can also be promoted by the sustainable use of biomass. Residual biomass in the Mediterranean areas can be exploited to a greater extent through highly efficient fuel cell systems. The Direct Biomass-SOFC project is based on a direct coupling between biomass power supply and SOFC tubular cells. This research project stems from the need to cover the electricity demand, avoiding the use of non-renewable sources. It will be investigated the unused or little-used biomass sources that can be exploited from the Mediterranean area.To this purpose, analyses were conducted to model a SOFC tubular cell stack by investigating the optimal configuration. The basic objective is to design a SOFC tubular cell stack, fed by syngas to produce at least 200 W. Two configurations were chosen: a square and a circular arrangement. Another objective of the study is to choose the best temperature control system. It have been selected a pressurised water system and an air system. The results show that the best performance is guaranteed by a square arrangement with an air temperature control system. The circular configuration provides less power than the square configuration, being limited by the multiple series connection to the lowest current value. The maximum electrical power produced with the square configuration is 225 W.     

剪切式压电喷头多致动壁结构制备及特性分析

剪切式压电喷头多致动壁结构是压电喷头的核心部件,针对国外在这一领域的长期垄断,通过对致动壁的特性分析,设计了剪切式压电喷头多致动壁结构,并探索出一种改进的制备工艺。通过极化、切割、二次极化、镀电极和焊线工艺,制备出长、宽、高分别为9.5mm、70μm、400μm的致动壁和液体腔。在有限元分析软件COMSOL下构建致动壁结构仿真模型并进行测试实验。结果显示,壁间电压在0～60V内,致动壁振动位移与其施加电压大小呈近似线性关系,仿真与实验与结果平均偏差约为4nm,最大偏差6.4nm,两者吻合度达87%,符合喷墨要求,为剪切式喷头的研制提供了应用可行性。     

优化电容电极在油气段塞流测量中的应用研究

基于电容法测量相含率、速度的多相流量计已在油田投入使用,研究发现电容电极尺寸可直接影响测量精度,且目前国内尚未见以电容电极技术进行段塞流动参数的测量。为优化电容电极,采用COMSOL对电容电极尺寸进行了仿真,结果表明,厚度0.1 mm,张角150°,宽20 mm,加保护电极与屏蔽层的电极具有最优测量效果;利用两组优化的电容组以互相关法获得了液塞速度、液塞长度、液塞频率参数,得到滑脱系数:当Fr≤3.5时,C0=0.83,当Fr≥3.5时,C0=1.28,平均液塞长度为21.7D,同时拟合了Strouhal数随XL的变化的关联式。