Sehen Sie, wie die Multiphysik-Simulation in verschiedenen Branchen eingesetzt wird
Multiphysik-Modellierung und -Simulation treiben Innovationen in Industrie und Wissenschaft voran – wie die zahlreichen Anwendungsbeispiele zeigen, die jedes Jahr in den Fachbeiträgen und Postern von Ingenieuren, Forschern und Wissenschaftlern auf der COMSOL Conference vorgestellt werden. Lassen Sie sich von den unten aufgeführten aktuellen Beiträgen inspirieren oder nutzen Sie die Schnellsuche, um eine bestimmte Präsentation zu finden oder nach Anwendungsbereich oder Konferenzjahr/-ort zu filtern.
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对液流电池双极板流场结构进行优化，是提升电池电化学性能、降低泵功率损耗，并进一步改善系统工作稳定性与循环寿命的关键路径之一。本文聚焦于半电池构型，采用拓扑优化方法开展新型流场结构的设计研究。图1展示了DES基钒铁液流电池半电池模型，该模型包含多孔电极区域、入口域与出口域，其中多孔电极被设定为拓扑优化的设计域。在COMSOL Multiphysics® 中建立了相应的拓扑优化数学模型，采用立方体网格进行离散化处理。基于变密度法构建拓扑优化数值模型，初始化设计变量?，并明确目标函数与约束条件。通过有限元法求解控制方程，结合伴随法进行灵敏度分析，并采用移动渐近线法（MMA ... Mehr lesen
为了实现锂电池电芯设计定向优化及评估析锂风险，如Fig.1所示，本工作利用COMSOL的“电池模块”中的“Lithium-ion battery”物理接口，基于Dolye等[1]的伪二维（P2D）模型、多孔电极及浓溶液理论，建立了固液相电荷守恒、固液相物质守恒及电荷转移守恒方程并求解，采用带初始化的瞬态求解器进行仿真。考虑到计算成本及场景需求，磷酸铁锂（LFP）电池电芯设计、极片缺陷和涂覆不同动力学负极材料案例分别构建为一维、二维和三维模型。为优化LFP的多孔电极的孔隙率、厚度设计，实现比能量和比功率最大化，基于COMSOL锂电池接口模拟了290多组设计实验 ... Mehr lesen
在实验中发现锌对称电池运行过程中电解液会发生自然对流，针对此现象我们通过comsol中的三次电流分布和层流接口进行模拟，从而获得了电池运行过程中的电解液浓度分布，电压变化情况等信息 Mehr lesen
热光伏(Thermophotovoltaics, TPV)系统是一种结合了太阳能热发电技术和光伏发电技术的系统，它能够更高效地利用太阳光谱中的热能和光能。对TPV系统而言关键是要提升其转换效率，本工作采用COMSOL Multiphysics 6.0波动光学模块，开展了超材料发射体的结构与材料设计，得到高度的选择性发射光谱，从而提高TPV系统效率。 纳米金属结构的超材料发射体单元结构分为三层：上层是圆柱纳米金属结构，中间是介质层材料，底层是与中间层同样大小，有一定厚度的金属基板，如图1所示。我们探究了不同材料对辐射器发射性能的影响，其中金属包括W，Ta，Mo ... Mehr lesen
高效光伏发电是以清洁能源实现未来碳中和的重要环节，然而太阳能电池在实地、连续昼夜切换的光谱下的发电效率并未得到充分优化。基于此类问题，我们提出一种使用COMSOL + MATLAB LiveLink预测全年候电池平均发电量、针对实际光谱优化电池结构的方法。 本模型涉及两个研究步骤。在研究1中，我们使用波动光学模块/数学pde计算晶硅太阳能电池中全波长下的二维光电场分布（图1(a)）及外量子转换效率，运用网格的映射大幅减少此步骤的计算时长，并使用sum + withsol的算子实现在半导体物理场中调用光学计算得出的总载流子生成率（图1(b)）。在研究2中 ... Mehr lesen
新能源汽车电池液冷板的设计优化对提升电池性能和保障安全至关重要，本研究基于拓扑优化设计，设计提出拓扑结构、矩形/梯形结构和复合结构的液冷板。为探究四种液冷板的散热性能，以电池模组为研究对象，以传统的并联矩阵形液冷板为对比，利用COMSOL内置材料模块定义液冷板材料，通过几何、传热模块和化学物质传递模块添加物理场，耦合接口的设置中流体流动为层流，传热方式位固体和流体传热。在依次完成网格划分和独立性分析后，对其进行CFD仿真实验。结果显示拓扑结构模组的冷却能力和电池均匀性最好。同时对以上四种液冷板进行加工制作进行实验，仿真与实验数据最高温度差不超过2.1K ... Mehr lesen
为了证明膨胀对电池厚度变化的影响，传统p2d模型耦合移动边界法新建立了一个模型。对复合材料的比例进行了详细分类，以准确分析两种材料对容量的贡献。此外，还研究了电极设计（如活性层厚度和负极孔隙率）以及工作条件对电池电化学性能和厚度变化的影响。当硅含量增加并改变电极结构时，容量贡献率从 85% 增加到 92%。当孔隙率从 40% 增加到 60% 以及负极活性层厚度从 55 μm 增加到 85 μm 时，容量利用率分别从 58% 到 79% 和从 68% 到 59% 不等。在速率测试中，当速率从 0.5 C 变化到 2 C 时，电池厚度变化从 2.49 μm 减小到 1.56 ... Mehr lesen
在所有电池系统中，锂氧电池的理论比能量最高，而实际比能量却明显不足。阻碍氧和/或电子传递导致多孔空气电极的有限利用，而实现对电化学和质量传递耦合的定量理解是具有挑战性的。本文首创了一种具有高度一致和可控通道单元的多孔电极，该电极排除了无序孔隙的随机性，从而能够研究控制机制。通过comsol建立了一个动态非均质模型，提供了LiO2的第一个时空分布，揭示了其在有限电子输运下的反向扩散轨迹。实验和模型的协同结合确定了通道尺寸在分为质量，杂交和电子传递控制的机制中的关键作用。对于大孔隙来说，提高Li2O2的导电性和减轻固液界面损伤比增强氧的扩散更为迫切 ... Mehr lesen
随着锂离子电池能量密度的不断提高，电池热安全问题日趋严峻。本研究基于电池热失控反应动力学模型和相变传热模型，结合电池与复合相变材料（compose phase change materail CPCM: paraffin/ expanded graphite PA/EG）间的传热规律，建立了一个二维数值计算模型，利用COMSOL Multiphysics软件进行多物理场建模与求解（图1）。首先，通过拟合产热率与温度变化的关系，构建了电池热失控模型。模型通过调整CPCM的物性参数（相变焓与导热系数），探索其对热失控传播的影响。为了确保计算精度，本研究进行了网格无关性验证 ... Mehr lesen
为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极 ... Mehr lesen
