四电极电化学MEMS加速度传感器仿真

基于溶液相对于电极的运动会使电极附近因电势差作用而产生的离子浓度梯度发生改变,从而使电极电流发生变化等电化学原理,建立一种置于碘(I2)和碘化钾(KI)混合水溶液环境中的阳极—阴极—阴极—阳极(ACCA)四电极阵列传感单元模型。通过理论分析,该传感单元可以局部电解液为惯性质量,利用电解液中带电离子相对于电极的运动来产生并输出附加电流;进一步的建模仿真证明:在一定的加速度范围内(0a x0.149 m/s2),附加电流的大小同加速度呈正比关系,故可以将此电流放大输出,从而实现对加速度大小的表征。可利用MEMS工艺制作,并封装此传感单元成为加速度传感器。     

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。     

特低渗透油藏水平井井网极限注采井距的确定

为了确定特低渗透油藏水平井注采井网的极限注采井距,考虑低速非线性渗流段,运用二参数运动方程建立非线性渗流模型,将其引入到Comsol仿真软件建立的物理模型中。采用试算法,不断调整注采井距,直至水驱前缘在到达采油井时的压力梯度等于启动压力梯度,最终得到极限注采井距。以新疆油田某特低渗透油藏为例进行分析,结果表明:随着水平井长度的增加和裂缝间距的减小,极限注采井距增加,但增加不是无限的,存在一定的临界值;水平井注水-水平井采油、水平井注水-压裂水平井采油、压裂水平井注水-压裂水平井采油这3种井网形式的极限注采井距依次增大;在油田开发初期,可以优先采用压裂水平井注水-压裂水平井采油的井网形式。     

大埋深油气管道防腐层破损检测技术研究

为了解决大埋深油气管道由于表面的腐蚀和破损对管道安全、高效、持续的运输造成的不利影响,针对大埋深管道进行防腐层破损检测研究。利用电磁波衰减的理论研究,对大埋深管道检测防腐层破损处的变化规律进行了分析;采用Comsol软件建立了相应的三维埋地管道仿真模型,模拟管道防腐层破损检测研究;通过对仿真模型的分析,得出了在不同埋深情况下、不同防腐层破损面积、不同频率的对应结果;研究确定了埋地管道防腐层更容易出现破损的位置。      

基于Comsol的煤层注水压力对湿润半径的影响研究

为研究煤层注水压力对煤层湿润半径的影响,为煤层注水技术中注水参数的选择提供参考,运用Comsol模拟软件对不同注水压力条件下煤层的孔隙水压和孔隙水渗流速度的分布进行了数值模拟,结果显示：注水过程中注水钻孔周围孔隙水压的总体分布规律是以钻孔为轴心呈椭圆形状向周围不断递减;孔隙水渗流速度在注水口附近最大,孔壁周围较小,并由注水孔向四周扩散减小。利用模拟数据拟合出煤层不同注水压力与湿润半径的指数型函数关系。     

Investigation of effect of constitutional supercooling and solute segregation in CZT-LPVB with finite element analysis method

Crystal growth of Cd_0.9Zn_0.1Te (CZT) using the Liquid-phase Vertical Bridgman method (LPVB) is numerically simulated and analyzed using the simulation software of Comsol Mutiphysics. The influence of curvature on the solid-liquid interface is studied, and the radial solute segregation is calculated for three kinds of growth method. The energy dispersive X-ray (EDX) detector of an SEM was used to test the concentration of Zinc. And all the calculated data are in agreement with the results of the experiments numerically. The diffusion transported mechanism during supercooling of CZT crystal growth was studied and the freezing point curve and the thickness of the boundary layer for different values of G (temperature gradient) and v (growing rate) are discussed.     

注气驱替煤层甲烷的有效影响半径研究

为了确定井下煤层注气有效影响半径,以煤层瓦斯渗流理论、瓦斯扩散理论、多元气体竞争吸附、能量守恒以及理想气体状态方程为基础,以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了井下注气驱替煤层甲烷的数学模型,并以石港煤矿的实测参数为计算依据,利用Comsol软件对抽采钻孔在不同注气时间、不同注气压力下瓦斯流动进行了数值模拟,发现注气有效影响半径随注气时间和注气压力的增大而增大,为现场注气提供依据。     

盐渍土氯离子在混凝土中运移的耦合模型研究

通过Comsol Multiphysics模拟了盐渍土氯离子在混凝土内的运移机制。基于Fick第二定律,研究了考虑电迁移场作用、结合作用以及毛细作用的氯离子运移规律。研究表明:结合作用阻碍氯离子向混凝土内部运移,电势场和毛细作用促进氯离子向混凝土内部运移;随着氯离子向混凝土内运移,结合作用逐渐减小,初期的电场作用先增加后减小;随时间增加,结合作用与电场迁移作用减小;毛细作用仅在离子侵入初期约1.5 h内影响明显。在结构寿命期内忽略毛细作用,建立综合扩散、电场迁移及结合作用的耦合模型,预测了混凝土结构寿命,模型得到了较好的验证。     

一种新型PZT压薄膜应力传感器的设计仿真

针对目前应力传感器不能兼顾柔性、动态测量及无法测量曲面接触应力特征信息等难题,设计了一种新型的PZT压电薄膜柔性应力传感器.主要有由PZT压电薄膜、导线、特殊的压敏涂层等构成.传感器的受力信息可以通过检测PZT压电薄膜传感器的电荷变化来获取,可应用于测量各种接触面之间的应力.为研究测量轮胎路面等具有复杂曲面接触结构的应...     

单汽泡沸腾过程数值模拟的研究

利用Comsol Multiphysics软件中的Level Set方法对单汽泡沸腾过程进行了模拟,建立了微细结构网格,给出了边界条件,求解了质量、动量、能量和Level Set方程,得到了正确的模拟结果。分析了单汽泡沸腾过程中相含率、压力场、速度场和温度场随时间的变化规律;考察了接触角和壁面效应对汽泡脱离直径和汽泡生长周期的影响。模拟结果表明,当接触角小于12°时,汽泡脱离直径维持不变;当接触角大于12°时,接触角越大,汽泡脱离直径越大。汽泡生长周期随接触角的增大而延长。当加热装置的直径小于汽泡脱离直径时,汽泡受壁面效应的影响不易脱离;当加热装置的直径大于汽泡脱离直径时,汽泡脱离直径不随加热装置直径的增大而变化;汽泡生长周期随加热装置直径的增大而缩短。