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在对以聚二甲基硅烷(PDMS)为腔道材料的声表面波(SAW)微流控器件建模时,通常采用简化模型来描述PDMS的声学特性。本文以声表面驻波(SSAW)微流控芯片为例,通过三种不同的方式对PDMS腔体建模,利用有限元方法分析了腔体内部的物理场和腔体内粒子的运动过程。对PDMS腔体建模时,分别采用COMSOL中的固体力学、压力声学和声阻抗边界三种方式分析PDMS腔体对微流腔内声场和流场的影响。从结果中我们发现,PDMS中的横波并不会显著影响腔体内的声场和声辐射力场,但会对声流产生较为明显的影响,进而影响受声场和流场作用的粒子运动轨迹 ... En savoir plus
在航空发动机中,涡轮转子的工作条件十分苛刻。涡轮盘是涡轮转子的承力主要部件,长时间工作在高转速、高温、高负荷的恶劣环境下。随着航空发动机整体性能需求的不断提升,在涡轮进口温度(Turbine Inlet Temperature, TIT)将超过2000K,传统的实心高压涡轮盘的设计转速已经达到极限,亟需进行技术突破。Cairo等人最早提出了一种新型的空心涡轮盘,将冷却气体引入涡轮盘内部进行冷却,在减重的同时,进一步突破了涡轮盘的破裂速度(极限)。但是其降低了从压气机进入高压涡轮盘的冷却气体的压力,容易造成燃气倒灌,从而发生危险。肋板可以增加换热面积,具有导向作用 ... En savoir plus
能量存储技术是减少能量浪费和节约能源的最为有效的手段之一。热化学储能技术具备高功率、大容量和低损耗的特点,在实际应用中可近乎无损耗地进行跨季节性利用,上述优点使得热化学储能近年来吸引了国内外学者的广泛关注。热化学能存储过程涉及流动、传热、传质、反应多个物理过程,为了完成实验室级测试到工业级应用的推广,储能设备的仿真模拟是必不可少的一环。为了简化计算,目前几乎所有的数值研究都假设储能材料的孔隙率为均匀且定常的;但在实际的物理过程中,孔隙率与反应程度紧密相关并随时间和空间变化。本文通过推导建立孔隙率变化的热化学储能模型 ... En savoir plus
煤层气开采过程中煤层所受应力、孔隙压力的变化以及气体的吸附解吸,会导致煤体骨架和孔隙体积发生变化,改变煤层的渗流能力。基于多孔弹性理论、渗流力学并考虑吸附变形,建立了煤层压裂水平井的物理模型,并建立了煤体变形和气体流动的全耦合数学模型,推导出了渗透率的动态变化模型。利用数值分析软件Comsol Multiphysics对煤层气的开发特征及规律进行了数值模拟,最终实现对模型中关键参数的敏感性和压裂裂缝参数的影响进行分析。 En savoir plus
在页岩或致密储层油气开发过程中,水力压裂技术得到了广泛引用。在传统的油藏数值模拟中,裂缝参数如导流能力等一般是给定值,而在低渗致密储层实际开发过程中,受铺砂浓度等影响,压裂裂缝只有部分发挥增产效果,可以称之为有效裂缝。 考虑铺砂浓度随裂缝长度的变化关系,基于COMSOL地下水模块和裂隙流模块,建立了致密砂岩储层压裂开发渗流数值模型。模型通过对达西定律模型进行修改,以考虑启动压力梯度对渗流规律的影响。同时针对致密储层的两种裂缝形态:经典长缝和网状体积缝,分别进行了有效缝长和有效改造体积的定量分析与评价。 本文从铺砂造缝,储层特性,生产制度等方面进行影响因素分析 ... En savoir plus
随着高压直流输电技术的发展,直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)因其具有占地面积小、可靠性高、维护少等优点已得到越来越多的关注。相比交流GIS,直流GIS绝缘介质表面存在严重的表面电荷积聚问题,导致其沿面闪络特性下降,制约着直流开关设备的工程应用。为了研究直流 GIS 绝缘子绝缘特性,采用 COMSOL 分析软件,基于有限元理论,在考虑绝缘介质阻容模型的基础上,建立了直流 GIS 柱式绝缘子的电场模型,根据此模型,研究了绝缘介质不同材料特性、加压等级在交直流场下的分布规律,并进行了试验验证,为高压开关设备直流绝缘设计优化提供了技术支撑和理论依据。 En savoir plus
随着能源紧张、油价攀升,环境污染严重,利用可再生绿色能源又成为不懈努力的方向。槽式太阳能热发电技术具有兼容性强、对电网冲击小、性价比高、发电成本低、可存储可调度等特点,近年来得到了迅猛发展,其核心部件为高温太阳能真空集热管,如图1所示。本研究利用 COMSOL Multiphysics® 针对真空集热管真实工况下的动态过程开展研究,并在此基础上开展集热管结构的优化设计。 由图 1 可知:集热管在电站中服役工况下,槽面会聚的太阳光主要集中于集热管下半面,上半面接收的会聚太阳光较少;导热工质自吸收管一端进入,接收会聚太阳光辐照能量,从吸收管另一端流出,流入→流出过程中 ... En savoir plus
在 COMSOL Multiphysics® 中建立了平板膜组件模型,利用自由—多孔介质流和稀物质传递接口,通过对硅颗粒粒径和料液流速等操作参数及相互约束关系的设置,考察对渗透通量、膜表面处浓度等的影响,对硅颗粒悬浮液平板膜过滤中的浓差极化过程和膜组件的工作性能进行全面的仿真分析。并利用 COMSOL 中的函数、参数化扫描等后处理方式,实现了对仿真结果的可视化输出。仿真结果与实验数据较为一致,仿真模型可以作为真实设备的有效补充。 En savoir plus
采用有限元模拟软件 COMSOL Multiphysics® 对液封直拉法(LEC)生长锑化镓(GaSb)晶体的物理过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转与坩埚旋转工艺对 GaSb 固-液界面形貌的影响。模拟结果表明,晶体旋转与坩埚旋转工艺将导致强烈的熔体强制对流,并进一步影响固液相变物理过程。上述工艺将分别具有促使凸向熔体的固液界面曲率减小和增大的作用,且同等转速条件下,坩埚旋转对固液界面形貌影响更大。基于上述模拟结果优化了实验中坩埚转速、晶体转速参数,最终获得了近似“平面”形貌的固液界面,由此获得了低位错密度的 GaSb 单晶。 En savoir plus
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 ... En savoir plus