基于Comsol软件的电磁兼容课程案例式教学设计

该文介绍基于Comsol软件的电磁兼容课程案例式教学方法。通过案例教学和仿真,学生将理论知识应用于实际问题,深入理解电磁兼容的概念和原理。通过仿真案例的可视化结果,学生直观地理解电磁辐射和传导,观察不同参数对电磁兼容性的影响。结果表明,仿真案例具有直观性和可视化等优势,同时又有简化模型、缺乏实际操作经验和对计算机的依赖等局限性。在设计仿真案例时,要充分发挥其优势,规避不足,为学生的学习提供实践性、直观性和灵活性,培养学生的工程设计与研发能力。

基于COMSOL软件的直角弯管声波传播特性规律研究

基于声波传播理论,建立并推导了声波在弯管处的Helmholtz方程。采用COMSOL Multophysics软件的压力声学模块,对不同弯曲半径的直角弯管进行频域分析,研究了不同弯曲半径弯管内声波传播特性规律。研究结果显示,弯曲半径对弯管内声波散射系数和传输损耗具有显著影响,弯曲半径较大的弯管曲率较小,弯管内声波散射效应较弱,传输损耗较小,声压级较高;弯曲半径较小的弯管曲率较大,弯管内声波散射效应较强,传输损耗较大,声压级较低。低频段内,声波波长大于弯管弯曲半径,散射系数与传输损耗较小;高频段内,声波波长接近或小于弯管弯曲半径,散射系数与传输损耗较大。

基于COMSOL软件分析确定煤堆初始自燃区域

为有针对性地对不同堆放参数条件下的煤堆进行自燃防治,基于煤堆自燃理论,采用COMSOL Multiphysics5.0数值仿真软件建立煤堆自燃模型,研究了孔隙率为0.2~0.6时煤堆的最易自燃风速范围、发火期及最易自燃风速范围内煤堆初始自燃位置。结果表明：随着煤堆孔隙率的增大,煤堆自燃风速范围逐渐缩小。煤堆自然发火期的最小、最大值均呈现先增加后减小的变化趋势。在自燃风速范围内,随着风速的增大,不同孔隙率煤堆最易自燃位置呈现＂左侧中部-中间中上部-右侧上部＂的移动规律,且初始自燃点具有共性,均出现在相同坐标位置处。该结果可为精确定点治理煤堆自燃提供有益的参考。

利用COMSOL软件模拟低渗油田非线性渗流规律

非线性渗流规律表现为流体低速流动时渗流速度与压力梯度关系曲线不为直线且不过原点,即当压力梯度较小时,流体渗流速度可能为0。储层渗透率越小,非线性渗流特征越明显。为了清楚认识低渗油田非线性渗流规律及其对油田生产的影响,在描述低速非线性渗流规律的连续模型基础上,推导出单相不可压缩流体稳定渗流微分方程,同时利用在流体力学等领域广泛应用的COMSOL软件模拟低渗油田正方形反九点井网流体渗流规律。COMSOL软件模拟结果清楚展示出正方形反九点直井井网、压裂井网流线及等势线分布的差异以及压裂时压力波及面积随裂缝长度和裂缝与井排夹角变化的规律。模拟结果表明非线性渗流时,等势线分布不再呈圆形;直井压裂后,压力波及面积明显增加,裂缝长度、裂缝与井排夹角都会影响压力波及面积。

基于COMSOL软件的半线圈电磁远探测响应特性分析

传统电法测井仪器探测深度仅数米,无法满足井周数十米水平井地层边界识别的需求。传统的电磁远探测方法都是基于磁场进行计算的,本文利用半线圈所具有的远探测能力,同时测量电场强度和磁场强度,计算了仪器旋转角度、工作频率、线圈系源距、仪器距边界距离等因素对半线圈响应特性的影响。研究表明:半线圈对旋转角度反应敏感;半线圈接收的信号强度随源距的增大而单调减小,源距越小,接收信号强度越强,趋肤效应影响越小;半线圈信号强度随频率的增大呈先增大后减小的趋势;频率较小时,信号强度受源距的影响较小,频率较大时,信号强度受源距的影响较大,且信号衰减严重;半线圈探边能力优于全线圈,且半线圈衰减缓慢,半线圈工作频率为1 kHz时,源距对信号强度几乎没有影响,半线圈的探边距离均可达到30 m。通过计算分析半线圈在不同情况下的探测特性,设计最远探测深度可达30 m的仪器工作频率、源距,进一步分析仪器响应特性,为实际仪器设计和应用分析提供理论依据。

基于COMSOL软件下截锥体电阻的计算

本文应用Comsol软件讨论了截锥体内电势和电流的分布,并计算了截锥体的电阻.

基于COMSOL软件的随钻双感应测井仪器半空间响应研究

探讨了随钻双感应测井仪器槽开口方向、仪器高度以及地层电导率的变化对半空间响应的影响规律,从而为确定随钻双感应测井仪器线圈系误差提供相关依据。首先简化随钻双感应测井仪器半空间响应模型装置,使用COMSOL软件建立水平响应模型,并开展了网格剖分和模型验证工作,对最终的响应特性进行深入分析。研究表明:在仪器槽开口方向不同的前提下,地层电导率增加,半空间响应呈现出非线性增加的趋势;仪器槽开口方向不同,对半空间响应的影响也较大(其中,开口向下时影响最大,开口向上时影响最小);当仪器高度达到0.4m时,半空间响应达到最大,且峰值所在位置不会随地层电导率的变动而变动。

COMSOL软件在枸杞多糖超滤膜生物反应器中膜阻塞模型构建中的应用

基于聚砜中空纤维超滤膜分离技术精制枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharide),通过COMSOL软件对枸杞多糖膜阻塞逆流提取及超声设备参数进行修正,获得更优的纯化工艺。采用微波-超声法提取枸杞多糖,并利用聚砜中空纤维超滤膜对枸杞多糖进行分离,采用单因素分析及正交实验考察枸杞多糖提取和分离过程中的重要参数,通过COMSOL软件对重要膜阻塞参数进行修正。结果表明,枸杞多糖提取较优工艺条件为:提取温度50~70℃之间,超声功率50 W,固液比例1∶8~1∶12(mg∶mL),提取时间40~60 min;当超滤膜截留相对分子质量为1×10~4时,膜通量较好;正交实验结果表明,膜通量与料液温度关系最大,其次是膜pH值和分离操作压;COMSOL软件对枸杞多糖连续逆流提取设备进行仿真计算,结果发现与全封闭叶片相比,开孔叶片能够显著降低溶剂短路现象,使得最低流速提升高达65倍。基于COMSOL软件数据修订,枸杞多糖分离效率得到大幅度提升,为枸杞多糖工业化生产提供必要的数据积累。

基于COMSOL软件的大地电磁测深法三维起伏地形正演模拟研究

在大地电磁测深法实际勘探工作中,数据质量往往会到受外界条件的干扰,特别是山峰与山谷地形往往会对后期资料的真实性带来影响,而如何降低甚至消除起伏地形带来的影响一直是大地电磁测深法研究热点。通过借助COMSOL软件建立山峰与山谷三维模型,研究了两种地形的正演响应特征,从而为实际的野外勘探工作提供理论支撑。

基于COMSOL软件下办公建筑室内通风研究

文章针对办公建筑获取良好自然通风效果为目的,应用COMSOL软件对室内通风设计进行模拟分析,从结构布局、窗户结构设计等方面提出建筑通风优化设计方法。从此方法在案例建筑中的应用情况来看,从优化建筑平面布局、窗户结构和通风构件设计等方面提出的通风方案能够满足自然通风要求。

电容法脱盐效率影响因素的COMSOL软件数值计算及分析

为了解决油田开发后期注水生产过程中产生的大量高矿化度污水处理问题,以NaCl溶液为处理对象,选择NaCl溶液入口流量、NaCl溶液初始浓度与工作电压作为影响因素,采用单因素分析方法,运用COMSOL软件进行数值计算,研究每种影响因素对电容法(CDI)模块单元脱盐效率的影响。结果表明:NaCl溶液入口流量因素对该电容法系统脱盐效率影响最大,其次为工作电压因素,最后为NaCl溶液初始浓度因素;在温度为25℃条件下,考虑经济因素,Na-Cl溶液入口流量为25 mL/min、工作电压为3 V、NaCl溶液初始浓度(质量浓度)为100 mg/L时,该电容法系统的脱盐效率最高。

基于COMSOL软件仿真亥姆霍兹线圈

本文通过应用COMSOL有限元软件对亥姆霍兹线圈产生的涡流进行仿真分析,应用软件自带的后处理功能,图像化的分析亥姆霍兹线圈产生的电磁场响应特性。

COMSOL Multiphysics仿真软件在“传感器技术”教学中的应用

在本科教学中如何采用现代化的教学方法解决教学难点,加强课本中的知识点与实践之间的联系,是高校教师面临的挑战,也是亟须解决的难题。本文以“传感器技术”课程为例,该课程的学习需要使用大量的数学工具建立传感器的物理模型,并深刻理解传感器的感知原理。因此,学生在学习本课程时会出现较多困难点,难以高效理解吸收课本知识,以至于教师无法实现高质量的教学。借助Comsol仿真软件强大的功能,笔者尝试将其运用到教学中,利用仿真软件建立传感器物理模型,求解相对应的物理参数。仿真软件的可视化功能激发了学生的学习兴趣,使得授课内容更加直观化、简单化,大大减少了学生对复杂数学计算问题的担忧,提升了课堂教学质量。

基于COMSOL的非饱和土中单桩垂直动力特性研究

浅层地表存在大量的非饱和土,其动力特性与饱和介质或单相介质相比存在明显的差异,而这部分非饱和土常常是与单桩接触的主要材料,对单桩的动力行为影响显著。该文考虑动力受荷单桩周边土体的非饱和特性,基于非饱和多孔弹性介质的波动方程、单桩运动方程与边界条件,利用多物理仿真软件COMSOL中的偏微分方程模块构建了非饱和土与单桩动力相互作用的数学模型,并考虑土的成层性、横观各向同性和纵向非均质性。在与现有文献对比验证COMSOL模型正确性后,设计多组数值算例,讨论土体饱和度、地层非均质性等因素对单桩垂直动力阻抗的影响。

基于COMSOL的气浮轴承动态刚度分析

针对气浮轴承的性能分析对于气浮轴承的高效及可靠应用有着重要的作用,COMSOL软件可以轻松完成气浮轴承的静压薄膜、负载计算,然而通过仿真分析动态刚度来确定空气轴承的稳定性却非常困难。文章阐述COMSOL完成气浮轴承频域分析的具体过程,通过对频域扰动分析参数的调整,并通过对气浮轴承的仿真计算验证该分析方法,结果证明:该分析方法适用于各种气浮轴承的设计分析,包括多物理场分析。

Comsol多物理场仿真软件在滑坡数值模拟中的运用

滑坡地质灾害由于其成因机制特殊,涉及水与岩土体之间作用,有关能模拟流-固耦合的软件相对较少。而Comsol作为一款多物理场仿真软件,其“多孔弹性”接口很好的做到了达西定律与固体力学的耦合,对于评估流体导致岩土体的变形有很大的优势。基于此,文中以某实际滑坡案例为基础,利用Comsol多物理场数值模拟软件对滑坡进行了流-固耦合计算,获取了滑坡的变形破坏机理及特征。

COMSOL中挠曲电圆筒的力电耦合行为分析

针对目前商业有限元软件中缺少挠曲电模块且有限元自主编程数值模拟挠曲电问题的复杂性问题,提出在COMSOL软件中的偏微分方程模块(PDE模块),对考虑挠曲电效应的力电耦合问题直接进行数值模拟的方法.首先,通过数值计算固定边界位移的挠曲电圆筒,验证有限元数值计算方法的正确性.接着,研究挠曲电系数和不同材料梯度指数对圆筒力电耦合的影响.数值结果表明:在微米尺度下,增大挠曲电系数对径向位移的影响很小,但是对圆筒内部的电势和电位移分布影响很大.增大材料梯度指数对挠曲电圆筒内部力电耦合影响非常明显,圆筒内部径向位移相对边界处变化范围逐渐减小,圆筒内部电势呈现负值逐渐减小后转为正数的趋势,而圆筒内部电位移值负值逐渐增大.本工作可以为挠曲电效应数值计算及挠曲电结构设计提供帮助.

基于COMSOL仿真软件的阵列感应测井偏心响应计算方法

研究了基于有限元仿真软件COMSOL的阵列感应测井偏心响应数值计算方法。通过解决偏心模型的建立、地层大小的选取、网格剖分设计和求解器的选取等问题,高效准确地计算出阵列感应测井仪器MIT的偏心响应。均匀地层COMSOL仿真软件计算结果与解析解的相对误差最大为0.369 796%,能够较好地满足计算精度,计算数据可靠有效。应用COMSOL仿真软件对阵列感应测井仪器MIT建立偏心响应数据库,对偏心严重的响应绘制图版进行分析,可有效分析偏心对视电导率的影响。

Comsol仿真软件在“电磁兼容”课程实验中的应用

随着电子产品中的电磁兼容问题越来越受到关注,“电磁兼容”理论已成为电气技术人员必备的专业基础知识,也是测控专业的学生不可或缺的能力之一。针对“电磁兼容”理论中概念抽象、公式多、学生理解困难等问题,通过优化实验内容,采取基于问题需求牵引式、互动式的教学方式,将Comsol仿真软件引入学生的实验中去。以“飞机天线串扰电磁兼容仿真实验”设计为例,说明将仿真软件用于电磁兼容课程实验的全过程。结果表明,该实验方式从多角度综合考虑了电磁兼容性的问题,有利于培养学生的理论知识,以及分析问题、解决问题的能力。

COMSOL Multiphysics在物理化学教学中的应用

将计算仿真融入大学化学专业课程的讲授是帮助学生具体化抽象概念、提升教学质量的新思路。本文介绍了多场物理仿真软件COMSOL Multiphysics的基本原理和操作,并结合大学物理化学课程的教学内容,总结说明了该软件在相平衡、化学平衡以及化学动力学等章节中的应用实例。由学生反馈可知,计算模拟软件在课堂教学中的可视化的演示,增强了学生对所学知识的理解和掌握,提高了学生的学习热情和思考深度。