基于COMSOL对涂布垫片流体仿真分析研究

为探索锂离子电池涂布垫片流体仿真分析方法,进行结构优化,应用COMSOL软件的流体分析功能对涂布垫片流道进行了流体分析。按照一定的初始条件进行蠕动流分析,通过计算模拟涂布垫片的流道,从流道的流速和压力分布云图以及剪切速率曲线看出涂布垫片流道结果。针对不理想的结果,通过结构优化设计来改善流道流速、压力和剪切速率曲线,然后对优化后的结构再次进行仿真分析。结果表明,优化后流速更顺畅,压力更均匀,剪切速率波动减少,从而证明了优化设计的合理性。

基于COMSOL的井地电阻率正演研究

随着我国石油开发的不断深入,大部分油田已经进入高含水开发期。井地电阻率方法作为一种新型的电法勘探方法,具有地层影响小、测量成本低等优点,逐渐成为剩余油分布研究的关键技术之一,因此,开展井地电阻率测量正演以及相关反演解释算法研究具有十分重要的意义。首先,利用有限元算法建立井地电阻率测量模型,进行了数学分析,并选取了合适的边界条件;其次,通过改变高阻异常体和低阻异常体在模型的分布位置,分析了异常体的方位对地表电位分布的影响;最后,根据所处理问题的模型,设置合理的边界条件,并利用COMSOL软件进行数值模拟,得到求解区域电位的分布情况。试验结果表明,依据COMSOL软件并利用混合边界条件所建立的井地电位数值模拟模型求解精度高,且收敛速度快。由此可见,COMSOL应用于井地电阻率正演研究是有效可行的。

基于Comsol的磁场辅助磨料水射流流场分布数值模拟

借助Comsol软件数值模拟螺线管线圈的磁场强度分布和聚焦管内流场的分布状态,分析螺线管线圈磁场强度的分布规律及辅助磁场对磨料水射流的作用机理,获得使磨料水射流达到最佳聚焦效果的磁场强度。结果表明当励磁电流I=2.2A时,磨料射流束在喷嘴出口处获得最佳聚焦效果。观察比较施加磁场辅助前后喷嘴外部流场的分布状态,并利用振动及动态信号采集分析系统测量射流实际冲击力。测量试验表明,施加磁场辅助后,磨料水射流的有效直径变小,聚焦效果显著增强,原有的薄水雾层消失,射流冲击力随电流强度的增大而增大。

基于COMSOL Multiphysics的目标磁特性仿真分析

针对潜艇等薄壳类磁性目标的磁场仿真问题,提出基于COMSOL Multiphysics有限元软件的多模型磁场仿真方法。首先对比分析空心球体模型磁场的理论计算值和仿真值,相对误差优于1%,验证采用该仿真方法解决薄壳物体磁场的准确性。然后将潜艇等效为空心圆柱体模型,通过COMSOL软件仿真得到其磁场的大小和分布,其中400m处磁场为n T级,在目前磁传感器的探测精度以内。最后在同一坐标系下建立探测飞行模型,包括潜艇和飞机几何体。采用离散取点的仿真方法实现多目标模型磁场的仿真,仿真结果与单潜艇模型下基本一致,相似度达到95%,对磁目标探测仿真具有一定的借鉴意义。

液冷冷板并联流道流量被动分配研究

有源相控阵雷达天线阵面中T/R组件的均温性对雷达的电气性能和可靠性有重要影响。针对单个冷板上存在多个大功率发热器件时并联流道的流量分配进行了研究,利用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对液冷冷板流道的结构进行设计,使得流量分配均匀,并对液冷冷板有、无进行优化设计的数值模拟结果进行对比。结果表明流量分配的效果显著,对其他的单个冷板存在多个大功率器件的工况具有参考意义。

云环境下基于统计监测的分布式软件系统故障检测技术研究

越来越多的分布式软件系统部署在公有云计算平台,通过互联网向外提供服务.云计算环境的复杂性、动态性和开放性使得分布式软件系统更易于出现故障,造成服务失效,从而影响大量用户正常使用,甚至造成巨大经济损失.故障检测技术旨在自动及时的检测系统故障的发生,以避免或减少服务失效所带来的损失,是保障分布式软件系统性能与可靠性的关键技术之一.云计算环境对该技术带来了新的挑战,该文首先分析了这些挑战.基于统计监测的故障检测技术在线搜集监测数据构建统计模型,并基于该模型对系统运行状态进行分析与预测,具有实时监测分析、自动化检测、无需领域知识等优势,能够满足云环境的需要,因此引起了学术界和工业界的广泛关注.该文提出了面向云计算环境的基于统计监测的分布式软件系统故障管理参考框架,包括分布式监测、监测数据处理、故障检测、故障诊断以及故障处理等模块;将已有工作分成基于规则、度量分析、日志分析和行为分析等四大类,逐类介绍其实现原理,并对比分析各类的优缺点;针对当前云计算环境的特点,从在线自动检测、运行环境感知和组件交互分析等3个方面展望了未来的研究方向.

套管缺陷对电场分布影响研究

在套管井中,过套管电阻率测井可实现套管外地层电阻率的测量。通过多物理场耦合COMSOL软件,建立了套管井模型,利用数值分析方法研究了套管缺陷(腐蚀、接箍、断裂以及电导率非均匀等)对电场和二阶电位分布的影响。仿真结果表明,套管缺陷对电场和二阶电位曲线影响具有典型的局部特征,即在缺陷范围附近曲线突变,远离缺陷范围影响消除;不同种类套管缺陷,电场和和二阶电位曲线变化规律不同;实际测井数据处理和测井解释必须结合套管缺陷,以消除套管缺陷对测井的影响。

稀土电解槽温度场的模拟分析与研究

以15kA稀土电解槽为研究对象,利用COMSOL软件中的电热耦合模块对稀土电解槽的温度场进行模拟,对稀土电解槽内的温度分布规律进行分析。研究结果表明:稀土电解槽内横向温度分布为圆弧形阳极与其相邻的阴极之间温度最高,阴极与阴极之间温度稍低,纵向温度分布是从上至下先升高再降低。

ZnO避雷器电阻片上电压承担率优化方法

氧化锌避雷器是过电压防护的重要电气设备,但非线性电阻片上电压分布不均匀将导致局部电阻片的运行荷电率升高,进而引发电阻片发生热崩溃.为此,通过定义每个氧化锌电阻片上的电压承担率,研究电阻片相对介电常数对电压承担率的影响,并给出一种通过改变上、下节氧化锌电阻片的相对介电常数来改善电阻片电压承担率的方法,采用COMSOL软件对330 kV变电站的氧化锌避雷器进行三维立体建模,研究氧化锌避雷器场强分布情况.结果表明,氧化锌避雷器上节采用大电容(相对介电常数为800),下节采用小电容(相对介电常数为650)时,电压分布不均匀系数得到很大的改善,从而优化了氧化锌避雷器的结构.

基于正态分布概率模型的渗滤液回灌影响分析

渗滤液回灌能有效加速填埋场的稳定并处理多余的渗滤液,而预测回灌过程中渗滤液的运移规律对于合理设置回灌井的间距和数量具有重要的意义.考虑了垃圾体的非均质性,建立了垃圾体的渗透系数随空间正态分布变化的概率模型.利用COMSOL Multiphysics®软件,首先对单孔隙度的横纵向均质模型和正态分布模型的渗透系数以及压力水头进行了比较,其次研究了在横纵向渗透系数比值、回灌速率和回灌时间等不同影响因素下,均质模型和正态分布模型的含水率以及横向影响范围的变化规律.结果表明,随着横纵向渗透系数比值的增加,最终在100 d时:均质模型的含水率由0.609增加到0.68,横向影响范围从4.842 m增加到6.79 m;正态分布模型的含水率由0.573增加到0.610,横向影响范围从4.097 m变为4.04 m.这说明横纵向渗透系数比值对正态分布模型的含水率和渗滤液横向影响范围的影响明显高于均质模型.而当回灌速率和回灌时间相同时,正态分布模型渗滤液的渗流速度更快,易于优先达到饱和含水率,并在短暂的峰值后迅速下降,且随着回灌速率和回灌时间的增加,达到饱和含水率和峰值的时间也逐渐增加.

基于SDN构架的DoS/DDoS攻击检测与防御体系

针对Do S/DDo S的攻击检测算法大多应用于攻击的目的端,只能实现检测效果、并不能缓解攻击的问题,提出利用SDN架构的集中控制等特点,在攻击的源头实现流量实时监控,使用源IP防伪、接入层异常检测、链路流量异常检测形成多重防御体系,尽可能早地发现攻击,逐渐过滤异常流量,实现网络层DDo S攻击在源端的检测和防御。提出防御体系概念,便于应用更先进的检测算法完善防御体系。

SDN中基于信息熵与DNN的DDoS攻击检测模型

软件定义网络(software defined networking, SDN)解耦了网络的数据层与控制层,同时控制器也面临"单点失效"的危险.攻击者可以发起分布式拒绝服务攻击(distributed denial of service, DDoS)使控制器失效,影响网络安全.为解决SDN中的DDoS流量检测问题,创新性地提出了基于信息熵与深度神经网络(deep neural network, DNN)的DDoS检测模型.该模型包括基于信息熵的初检模块和基于深度神经网络DNN的DDoS流量检测模块.初检模块通过计算数据包源、目的IP地址的信息熵值初步发现网络中的可疑流量,并利用基于DNN的DDoS检测模块对疑似异常流量进行进一步确认,从而发现DDoS攻击.实验表明:该模型对DDoS流量的识别率达到99%以上,准确率也有显著提高,误报率明显优于基于信息熵的检测方法.同时,该模型还能缩短检测时间,提高资源使用效率.

SDN网络环境下基于混沌理论的分布式拒绝服务攻击检测

针对传统机器学习算法在分布式拒绝服务攻击检测中存在检测时间过长、控制器负载过大等缺点,提出基于混沌理论模型下分布式拒绝服务攻击流量预测算法.首先,收集正常数据包和流表信息,当异常流表信息进入系统时,若初始状态之间存在微小差异,初始位置的运动状态轨迹会以指数速率分离;根据Lyapunov指数的取值范围判断进入系统的数据和流信息是否合法,若判断为异常流信息,立即清除.实验结果表明,提出的研究思路对攻击流信息敏感度较高,对分布式拒绝服务攻击的检测率、准确率、误报率相较于传统机器学习算法和统计分析算法有明显的提高.

离子能量分析器测量特性的仿真研究

针对空间等离子体及其模拟环境、空间原子氧及其模拟环境对离子能谱测量的需要,利用仿真软件COMSOL,对离子能量分析器的低能离子测量特性进行了仿真研究。介绍了离子能量分析器的工作原理,对离子能谱测量过程进行了公式推导。通过对三种待选仪器设计方案进行离子透过率仿真分析,确定了一种较优的仪器设计方案。多种离子温度下的误差分析结果也表明,该设计方案能够较为准确地测量离子能量分布。分析了电场畸变、等离子鞘层、栅网对齐方式和离子温度对测量结果的影响,根据仿真结果对一些仿真实验现象做出了合理的解释。

急倾斜薄煤层采空区煤自燃和瓦斯爆炸危险区域分布特征

为提高急倾斜煤层伪斜开采条件下瓦斯与煤自燃综合防治效果,基于煤自燃"三带"划分标准和瓦斯爆炸三角形,建立采空区自燃"三带"分布的数学模型,利用COMSOL Multiphysics 5.2模拟软件,对东林煤矿3409工作面采空区孔隙率、气体浓度、温度等参数进行模拟分析。结果表明:采空区上部孔隙率较大,下部除回风巷道边缘处较大外,其他区域孔隙率相对较低;氧气浓度结合漏风速度共同划分氧化带范围为:在进风侧氧化带宽23.2 m,在回风侧宽37.6 m,高温区域主要集中在回风侧、采空区的下部距离工作面较近区域;采空区上部瓦斯浓度相对较低,下部瓦斯浓度相对较高;瓦斯爆炸危险区域为中间工作面支架处区域范围为爆炸危险区域。

化学反应工程课程停留时间分布理论的教学案例

停留时间分布理论是化学反应工程课程教学中的重要内容之一,用于刻画实际反应器的非理想流动特性。相对于理想反应器的内容,停留时间分布概念抽象,学生理解和掌握难度较大。在教学过程中,我们引入流体力学数值模拟方法,使用COMSOL软件实现反应器内流体流动的瞬态模拟,通过数值实验演示阶跃式和脉冲式示踪剂注入的停留时间分布测量过程,并在反应器出口统计示踪剂浓度随时间的变化,从而计算出反应器的停留时间分布函数。此教学案例可使学生直观理解停留时间分布的概念,深入理解流体流动的模型基础,学习使用功能强大的COMSOL软件,为之后的科研和学习打下基础。

SDN环境下基于改进D-S理论的DDoS攻击检测

软件定义网络(software-defined networking,SDN)实现了控制层和转发层设备的分离,但控制转发的解耦使得SDN网络中不同层次设备面临新型的DDoS攻击风险.为了解决上述问题,本文提出了一种SDN环境下基于改进D-S理论的DDoS攻击检测方法,用于检测以SDN控制器和交换机为目标的DDoS攻击.在改进的算法中,本文使用离散因子和纯度因子衡量D-S证据源之间的冲突.同时,结合纯度因子和离散因子调整D-S证据理论的证据源,调整后的证据源将通过Dempster规则融合得到DDoS攻击检测结果.实验结果表明本文提出的方法具有较高的精度.

光纤传感电流监测中光纤套筒周围的电磁场分布研究

介绍了一种用COMSOL软件模拟大电流磁场的方法,并提供了光纤电流传感器中传感元件所放置的套筒的材料的选择依据,本方法具有实用性及可靠性。根据法拉第电磁感应定律,通过COMSOL软件,建立了大电流直导线模型,利用所建立的模型,分别用理论和实验模拟了大电流周围磁场分布。由光纤传感器中不同套筒材质导线周围的磁场分布情况对比表明:磁场对材料镍制作的套筒的置入不敏感。

软件定义网络DDoS联合检测系统

分布式拒绝服务(distributed denial-of-service,DDoS)攻击已成为网络安全的最大威胁之一。传统的对抗方式如入侵检测、流量过滤和多重验证等,受限于静态的网络架构,存在明显的缺陷。软件定义网络(software-defined networking,SDN)作为一种新型动态网络体系,其数控分离、集中控制与动态可编程等特性颠覆了现有的网络架构,为对抗DDoS攻击提供了新的思路。现有基于SDN的DDoS防护方案处于研究的起步阶段,且存在较多问题。针对现有方案中检测周期过小将导致系统开销大的问题,该文提出由触发检测和深度检测相结合的DDoS联合检测方案,将低开销、粗粒度的触发检测算法与高精度、细粒度的深度检测算法相结合,在保障高检测精度的前提下降低了系统的复杂度;同时,在Mininet平台上实现了基于SDN的DDoS攻击检测系统,设计实验对系统进行测试和评估。实验结果表明:该系统具有开销小、检测准确率高的特性,实用价值较强。

激光热疗治疗小鼠肿瘤组织的温度仿真模型

目前应用激光热疗治疗肿瘤的研究比较多,但是激光联合光敏剂治疗肿瘤过程中肿瘤组织的三维温度分布的研究比较少。为了分析激光热疗过程中肿瘤及周围组织的三维温度分布情况,本实验首先运用红外热像仪监测激光联合吲哚菁绿治疗荷乳腺瘤小鼠过程中肿瘤表面的温度变化;其次,运用蒙特卡洛(Monte Carlo)原理模拟激光在生物组织中的光分布,进一步利用COMSOL Multiphysics构建激光热疗过程中肿瘤及周围组织温度的三维分布仿真模型。结果显示实际测量肿瘤表面最高点温度和仿真模拟肿瘤表面最高点温度分布吻合度较好;有光敏剂的肿瘤组织温度比没有光敏剂的肿瘤组织温度升高约20℃;模型中可见肿瘤组织不同部位温度可相差15℃左右。该模型可以分析肿瘤以及周围组织的温度时空分布情况,了解激光热疗治疗肿瘤的效果,该模型为激光热疗的应用提供参考作用。