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基于COMSOL仿真射频消融的热传导问题研究 程家幸1 吴浪2 1.东南大学工程力学系,南京210096 2.南昌大学抚州医学院,抚州344100 摘要:在临床医学中,肿瘤的治疗方法不仅有传统的手术治疗,现如今消融术也是一种对早期乳头状肿瘤以及某些原发性不可切除的肿瘤早期阶段较好的医疗手段[1]。在本案例中,利用COMSOL Multipyhsics软件平台构建了一个具有20个“钩子”的电极,通过传热接口仿真电极加热使温度传导到周围组织以杀死细胞。其中,比较已存在的射频消融仿真案例[2] ... En savoir plus
电磁辐射对燃油危害是加油站、炼油厂、油气基地等大型设施禁用手机和其他无线通讯设备的重要原因。不同于静电对燃油蒸气的危害,本文的研究重点在于分析不同频率下的射频放电击穿特性。基于射频等离子体鞘层模型,通过多物理场仿真,分析了12M~300MHz频率下的氩气射频放电过程。仿真结果表明,当激励频率大于雪崩击穿临界频率时,两侧极板附近会形成随激励周期变化的鞘层区,中心区域为准电中性的等离子体区。同时,当激励频率远小于等离子体频率时,鞘层会促进极板附近的γ电离过程;随着频率增大,鞘层特性会逐渐退化,而中心区域的α电离过程会增强。此外,放电特性曲线表明,频率越高,板间放电电压越小 ... En savoir plus
微波腔自旋电子学(Spin Cavitronics)是自旋电子学与腔量子电动力学之间的交叉领域。微波腔量子电动力学的应用之一就是利用光与物质的相互作用实现量子信息的处理,而自旋波在量子尺度下即是磁振子,是一种玻色子,磁振子与微波腔内的光子能够强耦合,实现信息在两种不同媒质中的交换。微波腔自旋电子学的一种典型的研究方法为将磁性小球置于微波腔中,通过调节施加在磁性小球上的外加磁场大小来使其与微波腔内的电磁波驻波模式(亦称为腔模)实现强耦合。这种自旋波与电磁波之间的相互作用(磁振子与光子的耦合)为自旋流的调控以及研究磁矩的非线性动力学行为提供了新的方法。在微波腔中 ... En savoir plus
超声波无损检测是一种相对成熟的技术,具有快捷、准确、高效等优势,广泛应用于医疗、制造、建筑等行业。在道路检测领域,由于沥青路面材料的复杂特性,特别是粘弹性,限制了超声波无损检测的大规模商用。同时,考虑到粘弹性介质对频率敏感度很高,入射频率的合适与否直接决定了超声波检测的效果。因此,本文以入射频率为变量,探究其对超声波在沥青路面中传播衰减的影响。 建立二维模型,主体分为沥青路面结构和压电换能器两部分,属于声学、电学与力学的多物理场耦合。沥青路面结构部分使用“固体力学”模块,根据实际情况,结构分为三层并分别定义材料参数,同时用Kelvin-Voigt模型表征其粘弹性 ... En savoir plus
在电磁兼容领域中,除了电磁干扰还会存在毁灭性的电磁辐射危害。其中电磁辐射对燃油危害的研究关键在于掌握射频放电的击穿特性,为研究不同频率的击穿特性,本文基于电磁场和电路理论,以飞机油箱口结构为例构建了氩气射频放电前后的等效电路模型,并简要分析了射频放电规律。根据电磁场和电路理论,飞机油箱口放电结构等效为圆柱型交流电容,等效电路的并联电阻阻值随气体的导电性能变化而变化,能有效表征气体击穿电离程度的高低。仿真研究表明,相同激励电压条件下,频率越高,气体越容易击穿,等效并联电阻阻值越低。气体击穿电离程度随频率升高存在不连续放电、连续稳定放电、积累效应和雪崩效应四种不同的放电规律。 En savoir plus
“极化激元”是固体物理学中的重要概念,泛指各种极性元激发与光子的耦合。其中,声子极化激元是指晶格振动的声子与电磁场中的光子相互耦合的一种极化激元波。使用飞秒光在铁电晶体铌酸锂中通过光学非线性效应可产生声子极化激元,其频率位于太赫兹波段,在晶格的振动弛豫、太赫兹光谱、与介观微结构作用等领域已有广泛应用。 声子极化激元涉及电磁场和晶格场的耦合问题,其形式满足黄昆方程。我们使用 COMSOL Multiphysics® 的多物理场(偏微分方程组以及射频模块)模拟了块状铌酸锂晶体中产生声子极化激元波的产生和传输。 铌酸锂晶体作为太赫兹应用的集成化平台 ... En savoir plus
目前大部分研究集中于空气声学领域,水下声学超材料的报道相对较少。由于水的声学阻抗远大于空气,所以水下声学超材料的设计思路与空气中的相比有很大的不同。针对水下声学超材料,人们提出了一种声学软超材料的概念,即把密度或体积模量远小于水的材料填充在水介质中来构建超材料。然而如何有效且有实际应用价值地制备声学软超材料,仍然是一个难题。本工作通过结合3D打印和材料表面疏水性质,提出了一种制备以气泡为共振单元的超材料的通用方法。利用3D打印的方法制备表面疏水的镂空框架结构,将其浸没入水中后镂空框架中就会形成气泡。这种方法能实现水下三维气泡阵列的快速制备,气泡的形状、大小 ... En savoir plus
电阻抗成像(EIT)技术由于分辨率较低受到专家学者的诟病,而EIT与超声技术两者的结合以及 EIT 与磁共振技术两者的结合可以提高成像的分辨率,但仍分别存在电极射频屏蔽效应以及分辨率难以进一步提高等问题。本文将磁共振成像技术和磁声电技术优势互补,采用低频振动进行激励,提出了一种新的动电成像方法,并采用 COMSOL 软件建立了二维仿真模型,使用 PDE 模式对动电阻抗成像的正问题进行了仿真研究,利用 COMSOL 的仿真结果结合Matlab软件进行了反演,实验结果可以反映出仿真模型内部的电导率分布,能够解决上述电阻抗成像结合技术存在的问题。 En savoir plus
针对非铁磁金属板的缺陷检测问题,进行了电磁超声无损检测技术的数值模拟及实验研究。电磁超声换能器工作机理复杂,已有的仿真大多是针对发射过程,并且被测体不含缺陷。本研究采用 COMSOL 软件建立了超声发射、电磁超声换能器接收的二维有限元模型,对被测体有无缺陷时线圈接收到的电压信号进行仿真分析。根据发射频率和超声导波的频散特性,设计并制作了回折形线圈,然后研究了线圈导体尺寸以及线圈提离对电磁超声换能器性能的影响,并对有无缺陷的铝板进行了实验研究。结果表明:仿真中线圈接收到的电压信号能够反映缺陷的位置,实验结果与仿真结果相吻合。 En savoir plus
手性等离激元纳米结构被广泛研究并用于生物监测、分析化学和负折射率介质方面。在该结构中直接耦合的机制已经在相关研究中被发现。我们提出由金膜分隔两个金纳米棒(TNMF)的结构(图1),并发现了间接耦合机制。 在 COMSOL Multiphysics® 中,射频电磁波,频域接口用于求解正弦时变电磁场分布,选此接口计算 TNMF 结构的光学响应。插值函数用来设置金的折射率;设置边界条件模拟周期性结构阵列。结果可通过端口2对端口1的响应获得,并可查看每个数据点的电场、电荷等分布。应用程序库中射频模块的“Plasmonic wire grating ... En savoir plus