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微波反应器因其具有的缩短脂交换反应时间、提高反应速率等优点,深受人们喜爱近年来,微波反应器在制备生物柴油的化学工艺中被广泛应用,,但在微波强化化学反应的实验研究和微波反应器的工程应用中还存在很多的限制因素,其中的较为突出的问题之一就是热点问题。为此,本文以中式尺寸下的微波反应器为研究对象,通过改变波导位置、功率大小以及添加搅拌等方式,利用 COMSOL Multiphysics® 软件对热点问题进行了探究。模拟参考了微波炉加热土豆和模块化搅拌器两个案例,运用软件中的微波加热接口以及机械旋转层流接口,对电磁场、温度场以及速度场进行多物理场的耦合计算。模拟结果表明 ... En savoir plus
虽然吸附式制冷技术在节能与环保方面具有较大的优势,但是因传热传质性能较差导致整个系统的制冷性能较低。吸附床换热器结构是影响吸附床传热传质性能的重要因素。目前,吸附床换热器影响研究很少涉及板翅式矩形管换热器。本文通过建立二维三角形板翅式吸附床传热传质模型,开展了三角形翅片板翅式吸附床性能数值分析,重点进行三角形翅片间距和吸附剂层厚度对吸附床SCP以及COP的影响。结果表明,在其他条件相同的条件下,随着翅片间距的增大和吸附剂层厚度的增加,SCP都随之降低,COP都随之增大;另外,还发现吸附床的循环时间对SCP影响更为显著, ... En savoir plus
光中包含着巨大的能量,光能的利用一直是研究的热点。基于半导体纳米颗粒的吸光特性(如二氧化钛、氧化锌、四氧化三铁等),我们首先通过实验研究了在光强具有高斯分布的激发光作用下,微液滴内悬浮纳米颗粒的受迫运动,发现在液滴内产生了~mm/s的对称涡流,表明这一方法是在粘性主导的微流动下形成高速流动的有效手段。机理分析表明,这一光与液滴相互作用问题的物理机制为非均匀光热效应(温度梯度~1000K/m)及其所诱导的Marangoni对流,是一个包含光、热、物质与流体双向作用、界面张力梯度的复杂多物理场耦合流动问题。为了模拟这一实验现象,我们在COMSOL ... En savoir plus
微波作为信息和能量的载体具有同等重要的应用价值,利用微波对物质产生的物理化学效应进行能量传递及转换已经在化学领域有了积极的应用。从 1986 年 R.N. Gedye 等人首次使用微波促进化学反应使其反应速率提高 1240 倍以来,有越来越多的微波和化学领域的科学家对相关问题进行了研究,并出现了一门新兴学科“微波化学”。微波化学作为研究微波能的一个方面是研究微波与化学反应体系相互作用的一个新兴学科。由于当前人们对微波加快化学反应的研究还非常肤浅,微波在大规模应用中并未发挥出其应有的巨大优势,微波化学进一步发展面临着巨大的挑战和机遇 ... En savoir plus
采用COMSOL Multiphysics®软件对病房内空调系统的气流组织进行模拟,探究采用顶部卡式风机盘管送风和部分吊顶侧送风两种送风模式下房间内温度场、气流速度的差异。首先,按照病房的实际尺寸与内部设备,对病房进行几何构建;根据房间各物品的实际材质,添加并设定材料物性参数、墙面和玻璃窗的热工性质。针对顶部卡式风机盘管送风和部分吊顶侧送风模式,对空调的送风口、新风口和回风口尺寸按照设计规范的要求进行计算,在模型开发器内进行几何构建并定义送风口与新风口及其空气流速。模拟过程中使用流体传热和湍流k-ε两物理场进行耦合,计算出房间内的温度与速度分布情况。通过计算发现 ... En savoir plus
作为一项重要的材料表面处理技术,抛光直接影响着材料表面粗糙度等表面质量评价参数。随着微纳技术和精密制造的发展,工业应用中对材料表面粗糙度的要求越来越高,对抛光技术的综合要求也随之越来越高。然而,一些传统抛光方法的弊端日益凸显,无法再满足工业需要。激光抛光作为一种非接触式抛光技术,避免了传统抛光技术的磨痕,作用区域可控,可以对选定的区域进行局部抛光,也可以对复杂结构、机械不可达或难接近结构进行抛光。本文基于传热学和流体力学的基础理论,利用多物理场耦合有限元软件 COMSOL Multiphysics®,建立激光抛光过程的热-流-自由液面变形有限元模型,分析了表面张力和 ... En savoir plus
析锂是锂离子电池容量衰减的重要原因之一,目前并不能有效的确定什么位置首先发生析锂,所以通过仿真技术对锂离子电池内部的析锂情况进行仿真,不失为一种有效的方式。通过COMSOL中的锂离子电池模块建立一维电化学模型(分为集流体、电极、隔膜五个部分),固体传热模块建立三维传热模型(为方便计算,将电芯简化为一个长方体)。这两个模型通过电化学产热和平均温度耦合在一起。温度是非恒定的,在锂离子电池模块中,扩散系数、反应速率等均是与温度相关的参数。在负极与隔膜界面上给出10个位置点位,当该点位位置处的液相电势大于等于固相电势时,认为发生析锂;由于是充电态,需要有充电截止电压 ... En savoir plus
锂离子电池的温度均匀性是影响电池充放电性能的重要指标之一,由于在放电过程中电池每个组件的产热情况不同,导致电池的温度分布不均匀,会给电池带来一定的安全隐患。因此利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立了LFP方形电池的热-电化学耦合模型,用以计算放电过程中电池各个组件产热,根据仿真结果可以得到电池各组件在放电过程中的产热功率及温度分布情况,从而为锂离子电池的结构设计提供理论参考。 模型的建立主要应用到COMSOL软件中锂离子电池接口及固体传热模块,其中锂离子电池接口用于建立电池的电化学模型,模拟电池充放电过程中电池内部的电化学反应 ... En savoir plus
微波化学反应的研究,一般要求实验装置要具有尺寸小、工作频带等特点,基于这种要求,近年来一种同轴式的微波反应器应运而生。本文基于COMSOL Multiphysics® 软件,对两种不同结构的同轴式微波反应器进行对比分析。结构主体是由外导体和内导体形成的同轴腔体,内外导体由金属材料构成可承受一定的高压反应。反应器一端为短路面,另一端结构一填充了截锥形聚四氟乙烯插件,结构二为填充了一定厚度的柱形聚四氟乙烯。我们建立了两种结构的二维轴对称模型,通过电磁波-频域接口、层流接口以及流体传热接口对其进行模拟计算,探究不同介质下反应器的加热效果。数值仿真结果如图2、图3、图4所示 ... En savoir plus
熔喷是工业上用于制备微米纤维非织造布的一种工艺方法。在熔喷过程中,高聚物熔体经过高速、高温气流的拉伸,在接受装置上固化结晶形成微米纤维非织造布。由于熔喷材料具有很高的比表面积,因而具备良好的过滤性、吸附性、隔离性,可用于过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料等领域。熔喷材料的优异性能是基于熔喷纤维的微纳米级的尺度,降低纤维的直径有利于提高熔喷产品的性能。由于纤维的拉伸细化发生在气流场的运动过程中,因此对纤维运动的研究具有重要意义。本研究将高聚物与气流所形成的混合体系作为两相流来处理。我们采用Comsol multiphysics 的水平集方法对熔喷过程的高聚物 ... En savoir plus