Veröffentlichungen und Präsentationen

菲涅耳波带片在声学领域作为一种超声器件，优秀的声聚焦性能使其在水下超声成像以及HIFU医学微创技术中得到广泛应用。但是目前针对菲涅耳波带片在空气中的聚焦特性以及应用研究仍然较少，本文基于COMSOL Multiphysics的压力声学模块，围绕菲涅耳波带片的聚焦性能，系统仿真分析了结构设计参数与声源偏轴工况对其焦区声场分布的影响。在应用层面，将菲涅耳波带片转换为一种无需外部供能与算法重构的声学方位传感器，从而验证其在工业巡检场景中判断异常声源位置的可行性。仿真结果显示，当声源偏离波带片设计轴向时，在小角度斜入射工况下，焦斑在焦平面内径向偏移；在斜入射角度小于25度时 ... Mehr lesen

增强型地热系统（EGS）的热寿命预测高度依赖于裂缝网络的几何形态[1-3]，而裂缝网络深埋地下、不可直接观测；分布式光纤测温（DTS）沿井筒连续布设，可在全井轨迹上以高时空分辨率揭示裂缝活跃位置，注入与产出流体在裂缝交点处表现为沿程温度台阶、拐点或局部恢复区；然而，DTS仅能定性识别裂缝流动的位置，无法解释裂缝行为的原因、分析其不确定性，更无法预测不同注采情景下的热演化轨迹。为此，本研究在COMSOLMultiphysics中构建了1D井筒非等温流动-2D离散裂缝-3D岩石基质的混合维瞬态热-水耦合数字孪生模型，分别求解基质与裂缝域的达西渗流及能量守恒方程 ... Mehr lesen

无人机航空磁测广泛应用于复杂地形条件下的矿产资源勘探。其中，无人机铁磁性部件在地磁场作用下的感应磁场响应，对地下目标体磁异常信号的捕捉和挖掘具有潜在影响。量化分析无人机铁磁性部件感应磁场的三分量特征及其随地磁场方向的变化规律，对于无人机航磁数据补偿、校正具有重要意义。 本研究以典型多旋翼无人机（大疆M600 Pro）为原型，针对其关键铁磁性部件（低碳钢螺钉、USB接口组件及起落架铁条等），开展感应磁场正演计算：（1）以单一方向地磁场分量作为背景场，计算各分量独立作用下铁磁性部件三分量感应磁场的空间分布特征，揭示各方向地磁场分量对感应磁场的独立贡献。（2 ... Mehr lesen

等离子体方面：团队基于LXCat碰撞截面实验数据，求解Maxwell-Boltzmann方程获得混合体系离子反应的电子能量分布函数。基于EEDF构建微观反应和宏观物理场之间的桥梁，采用多尺度有限元仿真技术建立混合气体离子反应方程和高压棒-板电极放电基本模型。研究湍流场、电场、温度场等综合作用对电晕放电过程中的电流、激发电压、电荷分布、离子浓度的空间分布的影响。 器件仿真：永磁同步电机，使用旋转机械磁、固体力学、电场等物理场，计算电机在转动下的反电动势以及铁耗、涡流、应力空间分布情况；电磁阻尼器，模型使用磁场、电场、固体力学、动网格等物理场，探究磁体与导体发生相对运动时 ... Mehr lesen

大型转子热装是大型旋转机械制造中的关键工序，加热均匀性与热变形控制直接影响装配质量。内插式电磁感应加热因其功率可控、效率高等优势在工程中具有重要应用价值，但该过程涉及电磁、传热、结构力学与事件控制的多场强耦合，非线性特征突出，传统经验方法难以实现精确调控。本团队基于COMSOL Multiphysics建立了该工艺的全耦合多物理场仿真模型，模型涵盖电磁感应生热、瞬态传热、热膨胀变形及间歇控制逻辑。针对电流突变引发的强非线性收敛问题，采用分离式求解策略，实现了间歇加热过程的稳定模拟；针对模型可信度不足与多参数难测的问题，提出“功率—磁场—热响应 ... Mehr lesen

在减压开采过程中，天然气水合物（NGH）的解离会改变孔隙压力和温度，从而调节有效应力，削弱沉积物骨架结构，导致砂体产油。这会引起颗粒脱落、迁移、孔隙堵塞，最终导致流体产量不稳定。为理解其内在机理，我们提出了一种新的颗粒脱落判据，该判据同时考虑临界水流速度和偏移应变，并将其嵌入一个完全耦合的热-力-机-化（THMC）模型中。该新方法已在实验室尺度上通过Masuda的减压实验验证，并在田间尺度上与2013年南海海沟海上试验的生产数据对比验证。随后，我们进行了系统性评估，以分析储层固有渗透率、分解系数以及减压路径对多相流动和砂体产油的综合影响。结果表明 ... Mehr lesen

太赫兹光电导天线（Photoconductive Antenna，PCA）是一种成熟的太赫兹技术，兼具太赫兹波的辐射与探测功能。本工作基于COMSOL的半导体模块和时域电磁波模块，建立了光电导天线辐射太赫兹波的仿真模型，并基于此提出了优化天线器件高频属性的可行方案。图1和图2分别展示了光电导材料中光电流的响应分布以及天线结构辐射太赫兹波的物理过程。基于该模型，我们研究了偶极子臂长、泵浦激光脉宽等参数对太赫兹频谱的影响。结果表明，随着偶极子臂长缩短，太赫兹信号的高频分量显著增强，同时带宽略有上升且频谱整体趋于平滑（图3）；泵浦光脉宽变窄时，天线带宽大幅提升（图4） ... Mehr lesen

定量磁声电成像包含声场激励、感应电磁场检测等多个物理场的相互耦合过程。在COMSOL几何设置中，设置圆形水域作为超声声场的传播区域，水域边界设置完美匹配层用于吸收传播至边界的超声波，消除边界反射对检测信号的影响。同时，水域中设置矩形的探测区域和超声探头。在COMSOL材料设置中，水域的材料属性按默认真实值设置，探测区域的材料属性设置较高的电导率值(3 S/m)，用于产生感应电信号，再在探测区域中设置两个材料为水的孔洞形状，用于检测和成像。在COMSOL物理场设置中，分别设置压力声学，时域显式场，还有电流场和磁场。压力声学场负责在探头处产生超声波作为激励信号 ... Mehr lesen