Sehen Sie, wie die Multiphysik-Simulation in Forschung und Entwicklung eingesetzt wird
Ingenieure, Forscher und Wissenschaftler aus allen Branchen nutzen die Multiphysik-Simulation, um innovative Produktdesigns und -prozesse zu erforschen und zu entwickeln. Lassen Sie sich von Fachbeiträgen und Vorträgen inspirieren, die sie auf der COMSOL Conference präsentiert haben. Durchsuchen Sie die untenstehende Auswahl, verwenden Sie die Schnellsuche, um eine bestimmte Präsentation zu finden, oder filtern Sie nach einem bestimmten Anwendungsbereich.
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（1）研究内容及难点：电极腐蚀是电润湿器件主要失效模式。鉴于电润湿核心功能层（疏水绝缘层）多为多孔结构的现实，电场作用下导电流体在孔径中的传输行为对理解电极失效机理有重要意义。本文拟通过引入电渗流、电毛细耦合作用，揭示疏水绝缘层中复杂交错的孔洞内部流体运动规律，预测穿透孔径形成腐蚀通路的阈值条件。该研究的难点主要是需要考虑纳米孔洞中存在的空气域，需要计算纳米孔洞中电渗流如何挤压空气域到达绝缘层底部的电极表面。 （2）COMSOL Multiphysics仿真：仿真运用两相流和静电场，由于疏水绝缘层材料接触水后，会产生负的表面电荷，以及在电场的作用下，由Young ... Mehr lesen
气体扩散层（GDL）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的关键部件。本文将蛇形流场PEMFC7个区域的压力、氧气和水浓度参数作为各区域GDL优化的边界条件。使用拓扑算法优化各区域的GDL结构，计算孔隙率和渗透率，以提高GDL的传质能力，提高电池效率。研究了优化孔隙率和渗透率对PEMFC的优化效果。Comsol仿真结果表明，将初始孔隙率设置为1具有更好的优化效果。渗透率的增加可以提高传质能力，但渗透率的优化效果不如孔隙率优化显著。优化GDL的孔隙率可以提高传质能力和电池性能。优化孔隙率引起的渗透率变化会损害电池性能，但其对电池性能的影响小于孔隙率的优化效果。因此 ... Mehr lesen
本研究利用COMSOL软件对静电纺纳米纤维单向导水过滤材料的过滤与单向导水过程进行仿真模拟。利用CAD对静电纺丝纳米纤维材料进行三维建模，将模型导入COMSOL中。然后，利用层流模块对气体受到的阻力进行模拟，并将模拟结果和实验结果进行比较，结果显示实验与模拟的滤阻变化趋势一致，说明了模拟的可靠性性。纤维膜的单向导水过程的模拟，选用了层流和流体相场接口进行多物理场模拟，利用COMSOL对静电纺丝纳米纤维和液体进行二维建模，对液体的流向以及纤维受到的压力进行分析，实验结果证明了单向导水的渗透机理。两项模拟的成功验证了纳米纤维单向导水空气过滤膜的功能性 ... Mehr lesen
目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在两大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；针对以上问题，本文发展了基于孔隙结构特征变化的气体微观扩散模型，建立了微观尺度模型用以研究页岩基质有机质与无机质气体流动-微观变形之间的耦合作用。通过离散模型对分析了微观尺度页岩基质不同矿物组分（有机质和无机质）力学参数、孔隙结构、气体流动参数差异对气体微观扩散能力的影响机制，建立了由孔隙结构和流体压力控制的有效扩散模型描述气体微观扩散行为 ... Mehr lesen
改进拉链式压裂技术是将拉链式压裂和交替压裂相结合，第2口井中产生的裂缝处于第1口井产生的两条裂缝之间，具有更大的应力干扰作用范围，储层改造体积更大。在开采过程中，两口井裂缝区域存在缝间干扰，明确裂缝干扰区域的渗流场及基质、裂缝间地层压力变化规律十分重要，对压裂施工中压裂位置的优化具有重要意义。 忽略储层厚度及温度的影响，采用二维模型，建立了页岩基质，天然裂缝，人工裂缝的多重介质渗流耦合模型，描述了页岩气生产过程中的页岩气流动状态。改进拉链式压裂井模型如图1，地层为300m×400m的矩形区域，人工主裂缝间距50m，井筒近似为直线，二者差集为图1的模型 ... Mehr lesen
鉴于煤岩体“孔—裂隙”双重介质属性，利用COMSOL软件建立了含有孔、裂隙结构的煤岩基质细观结构模型。在模型中采用固体力学模块、层流模块、达西定律模块以及稀物质传递模块，通过自定义参数耦合和边界耦合的方式实现了多物理场的相互耦合作用。针对不同裂隙入口气压情况进行了数值模拟计算和分析，结果表明在裂隙壁附近应力过渡明显，渗透率变化显著，极易发生损伤破坏。研究发现模型中存在某一临界位置，在其两侧渗透率随入口压力的变化规律相反，即模型中距裂隙边界一定范围内的煤岩基质渗透率随入口压力的增大而逐渐减小，但在此范围外的煤岩基质渗透率随入口压力的增大反而逐渐增大 ... Mehr lesen
连续纤维增强金属基复合材料（Continuous Fiber Reinforcement Metal Matrix Composites）因其优异的性能而在汽车领域航空航天领域、兵器武装领域及电子及光学领域备受关注。但是，目前其制备工艺的不成熟，使得产品存在较多的空隙缺陷，对材料性能造成不良的影响，而压力浸渗制备的FRM相对致密、缺陷少而具有广阔的发展前景。本文以FRM的压力浸渗制备工艺为研究对象，利用Comsol Multiphysics软件进行二维数值模拟计算，分别研究了流体动力粘度、入口压力以及纤维排布方式等对渗流过程的影响，并判断出孔隙高频出现的区域 ... Mehr lesen
石油开采过程中，油田广泛采用多分支水平井技术以提高产量，因此研究多分支水平井对油气井产能的影响具有重要意义。本文应用达西定律接口，建立不同井眼几何尺寸的多分支水平井二维模型，分别计算产量。并且应用 COMSOL App 开发器，建立了多分支水平井 APP，可以方便非专业人士的使用。计算结果表明：（1）侧向井段长度对多分支水平井产能影响显著，侧向井段越长，产量越高；（2）侧向井段与主井眼夹角，在 25°~ 55° 时，产能较大，角度为 15° 时产能较小，同时夹角对产能的影响随开采时间逐渐增大。建议生产过程中，适当增加水平井对应的侧向井的长度，进而获得更多的油气资源 ... Mehr lesen
考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... Mehr lesen
非常规能源页岩气的开采得益于深部储层大规模水力压裂，页岩气在储层基质孔隙、天然裂缝和人工裂缝等通道的流动性影响页岩气的产气速率。建立多空介质流动、固体力学以及传热多场耦合的二维多尺度数值模型，分析页岩气解吸附、扩散、渗流过程中储层内基质与裂缝中渗透率和孔隙率的动态变化，对于页岩气藏的产气速率有指导意义。研究结果表明：储层压裂阶段，大规模网状裂缝导致裂缝内部孔隙率和渗透率升高，页岩气解吸附导致有效应力升高基质收缩，基质空隙率和渗透率上升，页岩气产气速率较高。页岩气从孔隙到裂缝的流动过程导致储层内部的孔隙压力降低，储层内的压力下降，在上覆岩层的压力作用下孔隙缩小裂缝变窄 ... Mehr lesen