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基于COMSOL Multiphysical的蓄水运营期堤防工程安全稳定性研究 被引量:12
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作者 林俊屹 《水利科技与经济》 2022年第1期171-176,共6页
为研究高水位浸泡下堤防工程安全稳定性,采用COMSOL Multiphysical多物理场软件建立分析模型。结果如下:①得到边坡土体物理力学特征参数与运营时间关系,研究特征参数之间受之影响敏感程度,以黏聚力受运营时间影响更敏感,前期平均5 d浸... 为研究高水位浸泡下堤防工程安全稳定性,采用COMSOL Multiphysical多物理场软件建立分析模型。结果如下:①得到边坡土体物理力学特征参数与运营时间关系,研究特征参数之间受之影响敏感程度,以黏聚力受运营时间影响更敏感,前期平均5 d浸泡下黏聚力降低52.2%;②边坡安全系数与运营时间为负相关关系,两者具有幂函数关系,降低速度为先快后慢,各危险滑动面的半径随运营时间延长而减小;③多砂断面堤防模型流速矢量场集中于粉土层与砂土层交界面,最大渗透坡降为0.7,出现在粉土层背水面肩部处,易出现渗透破坏;④全砂断面模型中渗流逸出点高程相比多砂断面模型增大15%,单宽渗流量相比多砂断面模型增长6.2倍,且最大渗透坡降为0.65,超出安全允许值。研究结果可为蓄水运营期堤防渗流及边坡稳定性分析提供一定参考。 展开更多
关键词 COMSOL multiphysical 蓄水运营期 堤防 安全稳定 渗流
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Coupled multiphysical model for investigation of influence factors in the application of microbially induced calcite precipitation 被引量:1
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作者 Xuerui Wang Pavan Kumar Bhukya +1 位作者 Dali Naidu Arnepalli Shuang Chen 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第6期2232-2249,共18页
The study presents a comprehensive coupled thermo-bio-chemo-hydraulic(T-BCH)modeling framework for stabilizing soils using microbially induced calcite precipitation(MICP).The numerical model considers relevant multiph... The study presents a comprehensive coupled thermo-bio-chemo-hydraulic(T-BCH)modeling framework for stabilizing soils using microbially induced calcite precipitation(MICP).The numerical model considers relevant multiphysics involved in MICP,such as bacterial ureolytic activities,biochemical reactions,multiphase and multicomponent transport,and alteration of the porosity and permeability.The model incorporates multiphysical coupling effects through well-established constitutive relations that connect parameters and variables from different physical fields.It was implemented in the open-source finite element code OpenGeoSys(OGS),and a semi-staggered solution strategy was designed to solve the couplings,allowing for flexible model settings.Therefore,the developed model can be easily adapted to simulate MICP applications in different scenarios.The numerical model was employed to analyze the effect of various factors,including temperature,injection strategies,and application scales.Besides,a TBCH modeling study was conducted on the laboratory-scale domain to analyze the effects of temperature on urease activity and precipitated calcium carbonate.To understand the scale dependency of MICP treatment,a large-scale heterogeneous domain was subjected to variable biochemical injection strategies.The simulations conducted at the field-scale guided the selection of an injection strategy to achieve the desired type and amount of precipitation.Additionally,the study emphasized the potential of numerical models as reliable tools for optimizing future developments in field-scale MICP treatment.The present study demonstrates the potential of this numerical framework for designing and optimizing the MICP applications in laboratory-,prototype-,and field-scale scenarios. 展开更多
关键词 MULTIPHYSICS Microbially induced calcite precipitation(MICP) Coupled thermo-bio-chemo-hydraulic(TBCH) model OpenGeoSys(OGS) Influence factors
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Caprock sealing for geologic CO_(2)storage:Research advances,challenges and prospects
3
作者 Bowen Chen Qi Li Yongsheng Tan 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 2026年第1期335-363,共29页
The sealing capacity of caprock is critical for preventing CO_(2)migration and ensuring the safety of geological storage.However,existing research lacks a comprehensive overview of its sealing mechanisms and failure r... The sealing capacity of caprock is critical for preventing CO_(2)migration and ensuring the safety of geological storage.However,existing research lacks a comprehensive overview of its sealing mechanisms and failure risks.Here,recent findings on caprock sealing mechanisms,its influencing factors,failure risks,and evaluation methods are summarized.The main results include the following:(i)Caprock sealing mechanisms include capillary,hydraulic,hydrocarbon concentration,and hydrate sealing.(ii)Capillary and hydrate sealing block fluid-phase CO_(2),hydrocarbon concentration sealing prevents diffusive CO_(2),and hydraulic sealing prevents fluid and water-soluble phases.(iii)The sealing capacity is influenced by the storage site,stratigraphic environment,and caprock properties,with breakthrough pressure ranked as follows:gypsum rock>salt rock>mudstone/shale>limestone>silty mudstone.(iv)Diffusion leakage occurs when the diffusion coefficients is less than 10^(-12)m^(2)/s,the seepage leakage ranges between 10^(-8)m^(2)/s and 10^(-12)m^(2)/s,and the fracture leakage is greater than 10^(-8)m^(2)/s.(v)Hydro-mechanical(HM)coupling mechanisms,including CO_(2)diffusion,breakthrough migration,uplift deformation,and fracture flow,are essential for leakage risk simulations.Future research should address sealing mechanisms under complex conditions,define leakage risk thresholds,optimize multiphysical coupling computations,and implement effective engineering solutions to mitigate leakage risk. 展开更多
关键词 CO_(2)geological storage Caprock sealing Sealing mechanisms Failure risks multiphysical coupling
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流磁固耦合超音速冷喷涂铁粒子数值模拟研究
4
作者 胡文杰 许竞元 +1 位作者 曹婷婷 谭锟 《表面技术》 北大核心 2026年第1期231-239,249,共10页
目的超音速喷嘴为冷喷涂技术的核心部件,针对直线型喷嘴难以喷涂转折处、复杂区域或深筒状内壁的难题,其解决办法之一是利用弯管喷嘴,但它在工作时面临喷嘴内部粒子在弯曲段处碰壁及黏结堵塞,同时粒子动能损失至无法正常喷涂等问题。方... 目的超音速喷嘴为冷喷涂技术的核心部件,针对直线型喷嘴难以喷涂转折处、复杂区域或深筒状内壁的难题,其解决办法之一是利用弯管喷嘴,但它在工作时面临喷嘴内部粒子在弯曲段处碰壁及黏结堵塞,同时粒子动能损失至无法正常喷涂等问题。方法利用磁场探究弯管内流-磁-固多物理场耦合下均匀球形铁粒子的运动轨迹,同时引入磁泳效应。由于铁粒子的相对磁导率远大于载气的相对磁导率,因此在非均匀磁场中微米级粒子在正磁泳效应下偏转到磁场梯度较高处。计算使粒子发生偏转时所需的磁场梯度及粒子在改变运动轨迹的核心点处所受的磁泳力,并建立COMSOL Multiphysics多物理场耦合自定义模块,对喷嘴内部粒子的运动轨迹进行数值模拟。结果多维度模拟结果显示,针对弯曲角度为90°、60°的2种弯管喷嘴,在施加磁场梯度为780 T/m的磁场时,粒子在喷嘴内部流-磁-固多物理场的影响下皆有效偏转、运动,显著降低了粒子撞击弯曲段内壁的概率。同时,在粒子束的出口速度为600 m/s左右时,满足铁粒子沉积要求。结论通过在不同弯管喷嘴的弯曲段处搭建线圈,通入相应的电流,以形成合适的磁场梯度,能够有效改变喷嘴内粒子的运动轨迹,降低粒子撞击壁面的概率。可为冷喷涂技术弯管喷嘴领域提供一定的理论基础参考。 展开更多
关键词 冷喷涂 COMSOL Multiphysics 流磁固耦合 正磁泳
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COMSOL软件在高中物理可视化教学中的应用——以电磁场和带电粒子在磁场中的运动为例
5
作者 何家伟 《物理教学探讨》 2026年第1期82-86,共5页
针对高中电磁学概念抽象,学生难以建立准确物理模型的教学难点,通过构建等量异种电荷电场、条形磁铁磁场及带电粒子在磁场中运动的三维动态模型,探讨基于COMSOL Multiphysics软件的仿真可视化方法,帮助学生多角度、沉浸式地观察电磁场... 针对高中电磁学概念抽象,学生难以建立准确物理模型的教学难点,通过构建等量异种电荷电场、条形磁铁磁场及带电粒子在磁场中运动的三维动态模型,探讨基于COMSOL Multiphysics软件的仿真可视化方法,帮助学生多角度、沉浸式地观察电磁场的空间分布与运动过程,从而增强感性认知,促进模型建构,并激发学生学习主动性与探究能力,有效提升教学效果。 展开更多
关键词 COMSOL Multiphysics 仿真模拟 可视化 静电场 磁场
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基于杂散电容的桥差保护测量方式研究
6
作者 张友安 石彬 +4 位作者 陈德玲 王希 王亚玲 张成成 魏春茹 《电力电容器与无功补偿》 2026年第1期8-17,共10页
本文针对高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)工程中交流滤波电容器桥差保护电流表测量值异常偏大的问题展开研究。理论分析与现场实测表明,因电流表测量导线与电容器塔、导线与地面以及导线之间存在杂散电容,且导线对地布... 本文针对高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)工程中交流滤波电容器桥差保护电流表测量值异常偏大的问题展开研究。理论分析与现场实测表明,因电流表测量导线与电容器塔、导线与地面以及导线之间存在杂散电容,且导线对地布线存在物理不对称,引起差模干扰,导致不平衡电流测量值大于真实值。研究建立了杂散电容的等效电路模型,推导了测量误差的计算公式,并分析了杂散电容对测量结果的影响程度。为精确量化杂散电容参数,基于COMSOL Multiphysics软件构建了电容器塔与测量导线的高保真三维静电场模型,为误差分析提供了关键输入。最后结合新疆哈密某±800 kV特高压直流工程实例,通过现场试验验证了理论分析的正确性,并提出以采集电压替代电流的方案,实现不平衡电流的等效测量。 展开更多
关键词 高压直流输电 桥差保护 杂散电容 差模干扰 COMSOL Multiphysics 等效测量
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球面聚焦超声清洗仿真与实验研究
7
作者 董颖怀 王安康 +1 位作者 王岩 李垚 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第7期151-154,共4页
目前,常规的超声清洗设备多为规则的六边形,超声在清洗机槽内传播会形成驻波效应,导致清洗设备内声场分布不均匀,并且声波的相互抵消影响了清洗槽内的声压,不利于超声清洗。这里提出了一种球面式聚焦超声清洗的方法,经验证,此清洗方式... 目前,常规的超声清洗设备多为规则的六边形,超声在清洗机槽内传播会形成驻波效应,导致清洗设备内声场分布不均匀,并且声波的相互抵消影响了清洗槽内的声压,不利于超声清洗。这里提出了一种球面式聚焦超声清洗的方法,经验证,此清洗方式提高了超声清洗的效率。利用有限元软件COMSOL Multiphysics对聚焦超声声场模型进行研究,得到声场内声场分布;搭建聚焦超声清洗设备,利用铝箔腐蚀实验验证了清洗设备内的声压分布情况;通过对比清洗实验,对超声清洗设备的清洗效率进行研究,研究表明,聚焦超声清洗设备在清洗盲孔类零件时的清洗效率是普通超声清洗设备的1.6倍,在清洗通孔类零件时清洗效率是普通清洗设备的2.21倍。该设计被证实是进行超声清洗的有效途径,对聚焦超声清洗的研究有重要意义。 展开更多
关键词 聚焦超声 COMSOL Multiphysics 声压分布 铝箔腐蚀 清洗实验 清洗效率
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面向磁性硬盘定制化消磁的磁场数值建模与分析
8
作者 徐喆 张自影 汤健 《控制工程》 北大核心 2025年第5期777-787,共11页
为确保隐私安全和防止失密泄密,在对作为典型城市再生资源的废旧磁性存储介质进行资源化利用前,需要销毁其所包含信息。目前,业界多采用不符合国家“双碳”战略的最高磁场强度消磁方式,缺少如何进行定制化消磁的理论与应用探索。对此,... 为确保隐私安全和防止失密泄密,在对作为典型城市再生资源的废旧磁性存储介质进行资源化利用前,需要销毁其所包含信息。目前,业界多采用不符合国家“双碳”战略的最高磁场强度消磁方式,缺少如何进行定制化消磁的理论与应用探索。对此,提出面向磁性硬盘定制化消磁的磁场数值建模与分析方法。首先,进行消磁机多层多匝矩形线圈磁场强度的理论计算;接着,进行基于COMSOL软件的消磁磁场数值建模,完成与理论计算的验证后,分析电流密度、线圈高度、封装尺寸与磁场强度的影响;最后,基于所研制的消磁正样机进行验证,证明了定制化消磁理论的正确性和实际的可用性,为节能减碳提供了支撑。 展开更多
关键词 磁性存储介质 定制化消磁 COMSOL Multiphysics软件 磁场强度 矩形线圈 数值建模
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高地温隧道渗流传热效应研究
9
作者 蒋中明 鲁稳杰 胡政 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 2025年第4期151-160,共10页
【目的】明确高地温隧道的渗流传热过程及衬砌结构的应力变形特性,为隧道安全建设提供理论依据。【方法】采用局部热非平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型研究高地温隧道的渗流传热过程,通过自定义偏微分方程(partial differ... 【目的】明确高地温隧道的渗流传热过程及衬砌结构的应力变形特性,为隧道安全建设提供理论依据。【方法】采用局部热非平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型研究高地温隧道的渗流传热过程,通过自定义偏微分方程(partial differential equations,PDEs)改进了COMSOL Multiphysics软件中热-流-固(thermo-hydro-mechanical,THM)全耦合计算方法,验证了该方法的准确性,并采用该方法研究了尼格高地温隧道的THM耦合响应特性。【结果】尼格高地温隧道围岩和地下水温度存在显著差异,而地下水渗流是导致该差异的主要原因;隧道衬砌结构在有效支撑围岩的同时,因其较低的渗透率也阻滞了地下水向隧道内自由排出,使衬砌背后围岩中的热量集聚,增大了衬砌内外侧温差;在渗流传热与THM耦合效应的共同作用下,尼格隧道衬砌结构的变形由常温条件下的竖向压缩变形为主转变为水平压缩变形为主,拱顶与拱底的高压应力区均出现了较大范围的塑性变形。【结论】LTNE模型能更加真实地反映高地温隧道的渗流传热机理,更好地解释高地温隧道围岩与地下水温差形成机制。因此,采用LTNE模型的THM耦合分析方法更加适用于含地下水渗流的高地温隧道结构安全性评价。 展开更多
关键词 高地温隧道 渗流传热 COMSOL Multiphysics 衬砌结构 局部热非平衡 热-流-固耦合
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组织内异物声光成像的COMSOL仿真模拟 被引量:1
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作者 覃诗译 张畅 +3 位作者 刘遥 邓辉煌 陈艳 朱莉莉 《福建师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期117-124,共8页
采用COMSOL Multiphysics软件对内含异物组织进行声光成像仿真模拟,仿真结果表明:(1)声光信号的峰峰值和调制深度都能对生物组织中的异物进行声光成像,能较准确地再现异物的大小和位置,而声光信号的平均值不能对异物成像;(2)异物的光学... 采用COMSOL Multiphysics软件对内含异物组织进行声光成像仿真模拟,仿真结果表明:(1)声光信号的峰峰值和调制深度都能对生物组织中的异物进行声光成像,能较准确地再现异物的大小和位置,而声光信号的平均值不能对异物成像;(2)异物的光学参数与周围组织差异越大,成像效果越好;(3)超声焦区越小,声光成像空间分辨率越高,但产生的声光信号较弱,不利于检测,实际应用中需要折中考虑。 展开更多
关键词 体内 声光成像 COMSOL Multiphysics 声光信号 异物成像
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基于碲化铋的热电制冷器瞬态制冷规律研究 被引量:1
11
作者 杨士冠 陈树权 +6 位作者 王剑 何俊松 程林 翟立军 刘虹霞 张艳 孙志刚 《材料导报》 北大核心 2025年第6期31-36,共6页
提出了一种基于相变材料和脉冲电流来提高热电制冷器瞬态制冷温度的方案。制冷器的散热端设计为翅鞘结构,内部填充相变材料,并且底部带有孔洞,相变材料吸热融化后从底部流出,通过程序控制向散热器中添加相变材料使热电制冷器可以持续工... 提出了一种基于相变材料和脉冲电流来提高热电制冷器瞬态制冷温度的方案。制冷器的散热端设计为翅鞘结构,内部填充相变材料,并且底部带有孔洞,相变材料吸热融化后从底部流出,通过程序控制向散热器中添加相变材料使热电制冷器可以持续工作。建立了热电制冷器件的三维传热模型,研究了脉冲电流的波形、脉冲宽度、脉冲比以及有无相变材料对热电制冷性能的影响。结果表明,在无相变材料的条件下,与恒定电流相比,脉冲电流使热电制冷器达到更低的制冷温度,冷端最低温度从-6.30℃显著降低到-14.01℃。有相变材料时,冷端最低温度从-14.01℃进一步降低到-17.74℃,过冷面积增大了48.43%。研究表明,方形脉冲具有最优的制冷温度和过冷面积。当方形脉冲宽度为26 s、脉冲比为2.5时,冷端最低制冷温度可以达到-17.74℃。当脉冲比进一步增大时,由于冷热侧温差增大,热电制冷器的制冷温度进一步降低。当脉冲宽度增大时,过冷面积变大,制冷温度和制冷系数都会降低。 展开更多
关键词 脉冲电流 相变材料 热电制冷器 COMSOL Multiphysics
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土壤有机质对卡马西平迁移影响的模拟
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作者 韩梦园 陈奉献 +1 位作者 石亚楠 陈希娟 《应用生态学报》 北大核心 2025年第5期1413-1421,共9页
卡马西平是药品和个人护理用品类污染物的典型代表,是环境中检测到最多的药物之一,易通过再生水灌溉、污泥土地利用等方式迁移至土壤和地下水。目前土壤有机质对卡马西平迁移影响的研究较少。本研究以卡马西平为对象,采用室内饱和土柱试... 卡马西平是药品和个人护理用品类污染物的典型代表,是环境中检测到最多的药物之一,易通过再生水灌溉、污泥土地利用等方式迁移至土壤和地下水。目前土壤有机质对卡马西平迁移影响的研究较少。本研究以卡马西平为对象,采用室内饱和土柱试验,结合Comsol Multiphysics软件对比分析了卡马西平在高有机质(22.7 g·kg^(-1))和低有机质(8.0 g·kg^(-1))土壤中迁移能力的差异,为预测和评估再生水灌溉引起的农田土壤和地下水污染风险提供理论依据。结果表明:土壤有机质含量显著影响卡马西平的迁移能力。高有机质土壤中,卡马西平的迁移能力较弱,初始穿透时间较长(2.86 h);低有机质土壤中,卡马西平的迁移能力较强,初始穿透时间较短(1.67 h)。采用数值模拟的方法模拟卡马西平在土柱内的动态迁移过程,结果显示,100 h内,高有机质土壤对卡马西平具有更高的吸附率(5.54×10^(-8)mol·m^(-3)·s^(-1))和吸附量(6.85×10^(-5)mol·kg^(-1)),这可能是因为高有机质土壤具有更大的表面积及更多的吸附位点;而低有机质土壤的吸附速率较低(3.03×10^(-8)mol·m^(-3)·s^(-1))、吸附量较小(5.44×10^(-5)mol·kg^(-1)),使得卡马西平迁移更迅速。综上,有机质是影响卡马西平在土壤中迁移的关键因素,低有机质土壤中卡马西平的迁移扩散风险更高。Comsol Multiphysics软件模拟的动态迁移过程可作为传统试验数据的良好补充。本研究可为预测自然土壤中卡马西平的迁移风险提供理论依据。 展开更多
关键词 卡马西平 土壤有机质 动态迁移 Comsol Multiphysics
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胶西北蚀变岩型金矿床成矿过程三维数值模拟研究与找矿勘查启示
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作者 胡训宇 Jowitt Simon +5 位作者 王坤 刘光贤 丘靥 鞠玮 陈玉华 李跃 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1005-1019,共15页
蚀变岩型金矿床在世界范围内分布广泛,具有重要的经济与工业价值。胶东半岛是世界上第三大金矿集区,已探明金储量超5 300 t。区内绝大多数金矿床分布在胶西北(莱州—招远)、栖霞—蓬莱—福山、牟平—乳山3大矿区。焦家断裂带.是胶西北... 蚀变岩型金矿床在世界范围内分布广泛,具有重要的经济与工业价值。胶东半岛是世界上第三大金矿集区,已探明金储量超5 300 t。区内绝大多数金矿床分布在胶西北(莱州—招远)、栖霞—蓬莱—福山、牟平—乳山3大矿区。焦家断裂带.是胶西北地区主要的控矿构造之一,沿线分布着焦家、新城、红布等大量金矿床。为了定量揭示该区域内蚀变岩型金矿床的成矿机制和过程,为深部找矿勘探提供有利信息,建立了焦家断裂新城—红布段的三维地质模型,并基于该模型对蚀变岩型金矿床的成矿过程进行了多物理场(热、流、化、质)耦合三维数值模拟研究。结果表明,降温过程与断裂构造本身是控制金矿化形成的主要因素,焦家断裂及其次级断裂的交汇处与金矿化具有强空间相关性,该处的成矿潜力显著高于断裂带的其他区域,未来找矿勘探可聚焦这些成矿有利区域;此外,整个模型空间内金成矿过程持续了约8 000年,尽管这可能只是众多成矿期次之一,但它仍然表明岩浆热液成矿过程可能十分迅速。当前,成矿过程数值模拟研究仍然存在模型简化、古环境恢复等一系列问题,未来数学地球科学与分析测试技术手段的发展将为成矿过程研究与矿床学问题提供更精细、准确、定量的解答。 展开更多
关键词 COMSOL Multiphysics数值模拟 三维地质模型 多场耦合 蚀变岩型金矿床 焦家断裂
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基于SBAS-InSAR和变参全耦合模型的南通市地面沉降现状与影响因素分析
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作者 李明乾 谷洪彪 +3 位作者 王贺 迟宝明 姜纪沂 骆祖江 《防灾科技学院学报》 2025年第3期75-85,共11页
结合SBAS-InSAR技术与变参全耦合数值模型,对南通市地面沉降现状与影响因素进行分析。SBAS-InSAR结果显示:南通市地面沉降主要分布于崇川、通州及海门的城区周边,长江沿岸呈“回弹-沉降”周期特征。2015—2022年均沉降速率最大达--27.21... 结合SBAS-InSAR技术与变参全耦合数值模型,对南通市地面沉降现状与影响因素进行分析。SBAS-InSAR结果显示:南通市地面沉降主要分布于崇川、通州及海门的城区周边,长江沿岸呈“回弹-沉降”周期特征。2015—2022年均沉降速率最大达--27.21--mm,沉降区面积为抬升区的2.4倍。基于COMSOL构建的地下水开采-地面沉降变参全耦合模型结果与InSAR监测的相对误差仅5.6%,模拟结果发现:若忽略参数时变性将导致沉降结果高估约33.7%(15.6--mm),不考虑长江水位波动时累积沉降模拟值(--63.56--mm)与监测值相对误差仅为14.48%。结果表明:Ⅲ承压水开采主导区域总体沉降,参数时变性显著影响模拟精度,长江水位波动仅控制沉降年内波动。 展开更多
关键词 SBAS-InSAR 地面沉降 参数变化 数值模拟 COMSOL Multiphysics
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含导水断层的煤层防隔水煤(岩)柱留设优化计算 被引量:2
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作者 于小鸽 罗文娜 +2 位作者 徐东晶 项杰涛 张宁 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3857-3867,共11页
在近断层煤层开采中,断层活化沟通含水层时常诱发矿井突水事故,影响煤矿安全生产,因此,合理留设防隔水煤岩柱的宽度对矿山断层突水的防治工作具有重要意义。《煤矿防治水细则》对各种情况下的断层煤岩柱的留设进行了详细的阐述,给出了... 在近断层煤层开采中,断层活化沟通含水层时常诱发矿井突水事故,影响煤矿安全生产,因此,合理留设防隔水煤岩柱的宽度对矿山断层突水的防治工作具有重要意义。《煤矿防治水细则》对各种情况下的断层煤岩柱的留设进行了详细的阐述,给出了断层在导水情况下的煤岩柱留设计算公式,但是面对断层下复杂承压水的威胁,现有的防隔水煤(岩)柱计算公式还不够完善,计算结果还不够精确。为优化防隔水煤柱留设宽度问题,针对导水断层与煤层产状的空间关系及承压水的导水机制,结合承压水导升的水力学分析,根据恒定总能量方程建立了裂隙水流运动模型,分析断层导水过程中的渗流速度、压强与能量损失之间的关系,推导出承压水在断层通道内导升至任意位置的水压计算公式,进而对《煤矿防治水细则》中断层导水条件下的防隔水煤岩柱留设计算方式进行优化。以山东翟镇煤矿七采区近DF3断层待开采的F7202W工作面为工程实例,利用优化前后的公式计算煤柱留设宽度,对比计算结果表明:《煤矿防治水细则》原有计算公式没有考虑承压水导升的水压影响,将煤层底板水压理想化且根据煤层底板位置取水压估值,计算得出DF3断层煤岩柱宽度为117 m。经优化后的计算方法结合七采区各工作面奥灰含水层实际突水数据,计算得出各工作面的稳定流速,根据奥灰含水层突水的最大稳定流速,利用优化公式计算防隔水煤柱宽度为108 m。通过COMSOL Multiphysics建立三维流-固耦合数值计算模型,模拟了翟镇煤矿F7202W工作面的开采过程,根据巷道应力和断层水压分布规律图及不同防隔水煤柱下的断层渗透率变化图,进一步论证了优化公式计算出的108 m煤柱宽度的安全性及合理性,且较《煤矿防治水细则》计算出的安全防隔水煤柱的尺寸缩短了9 m,增加了回采煤炭资源。研究成果为矿井开采中不同承压水条件下断层防隔水煤岩柱留设宽度的精准计算提供了参考。 展开更多
关键词 导水断层 防水煤岩柱留设 承压水导升 公式优化 COMSOL Multiphysics模拟
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用于集成成像3D显示的模式控制型液晶微透镜阵列 被引量:1
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作者 王浩然 常雪莹 +3 位作者 陈启龙 卞震尧 陆红波 徐苗 《液晶与显示》 北大核心 2025年第8期1132-1144,共13页
液晶透镜具有结构紧凑、集成度高、焦距可调等优点。本文提出一种用于集成成像3D显示的模式控制型液晶微透镜阵列的制备方法。首先,通过仿真软件COMSOL Multiphysics分析了电压幅值和频率对未添加和添加高阻抗层的液晶透镜电势分布的影... 液晶透镜具有结构紧凑、集成度高、焦距可调等优点。本文提出一种用于集成成像3D显示的模式控制型液晶微透镜阵列的制备方法。首先,通过仿真软件COMSOL Multiphysics分析了电压幅值和频率对未添加和添加高阻抗层的液晶透镜电势分布的影响。其次,在铜圆孔阵列电极上制作聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)与聚乙烯醇(PVA)透明高阻抗层,并进行了对照实验验证。实验结果表明,未添加高阻抗层的液晶透镜在固定正弦波频率为1 kHz、电压从0变化到40 V时,焦距从∞变化到25.8 mm,响应速度为645.7 ms;添加高阻抗层的模式控制型液晶透镜可通过改变驱动电压的幅值或频率来调控透镜特性。当固定频率为75 kHz、电压从0变化到5 V、焦距从∞变化到19.5 mm时,响应速度为621.4 ms。当固定电压为5 V、频率从1 kHz变化到75 kHz、焦距从∞变化到19.5 mm时,响应速度为146.4 ms。将所制备的模式控制型液晶透镜应用于集成成像3D显示中,可在低电压下实现良好的3D显示效果及快速切换特性。 展开更多
关键词 集成成像 液晶微透镜阵列 COMSOL Multiphysics 高阻抗层 PEDOT∶PSS
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用于细胞分选的形状记忆合金微阀芯片设计
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作者 张明会 张华丽 +1 位作者 郑磊 孙利军 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第9期78-81,共4页
微流控芯片广泛应用于生物医学领域,微阀是微流控芯片中的重要控制部件。基于形状记忆合金会随温度变化而改变形状的特性,设计了具有三层结构的微流控分选芯片,包括多通道鞘流模块、细胞电学特性检测模块和形状记忆合金微阀分选模块三... 微流控芯片广泛应用于生物医学领域,微阀是微流控芯片中的重要控制部件。基于形状记忆合金会随温度变化而改变形状的特性,设计了具有三层结构的微流控分选芯片,包括多通道鞘流模块、细胞电学特性检测模块和形状记忆合金微阀分选模块三部分。利用软光刻技术制备了分选芯片,使用浓度为10~5个/ml、直径为8μm的聚苯乙烯微球溶液测试了该芯片的功能,验证了利用形状记忆合金微阀控制细胞的流动路径是可行的。分析了细胞在不同大小下的电学特性,可结合单细胞电学特性和形状记忆合金微阀特性发挥芯片的细胞分选作用。 展开更多
关键词 微流控芯片 形状记忆合金 微阀 细胞电学特性 Comsol Multiphysics
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珊瑚岛礁地下油库泄漏迁移规律及其对淡水透镜体的影响
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作者 杨钢 郭秀军 +1 位作者 卢洁 蔡永瑞 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第1期225-237,共13页
在陆地资源日益短缺的背景下,海洋环境的巨大资源潜力使人类开发海洋的进程不断加快。作为经略海洋的远涉枢纽,在岛礁建设地下储油设施将成为开展各项工程的能源基础,然而伴随而来的潜在泄漏风险是不可忽视的,岛礁发生石油泄漏不仅会污... 在陆地资源日益短缺的背景下,海洋环境的巨大资源潜力使人类开发海洋的进程不断加快。作为经略海洋的远涉枢纽,在岛礁建设地下储油设施将成为开展各项工程的能源基础,然而伴随而来的潜在泄漏风险是不可忽视的,岛礁发生石油泄漏不仅会污染淡水透镜体,甚至会进一步扩散至海洋,对岛礁和海洋生态环境造成极大危害。为探究地下油库泄漏后的污染物迁移规律及其对淡水透镜体的入侵机制,首先通过室内模拟试验确定了污染物迁移特征与主要驱动力,之后利用COMSOL Multiphysics软件建立了相同尺度的数值模型,进一步明确了不同降水强度和油品性质对污染物迁移影响的规律。结果表明:(1)珊瑚岛礁水文地质条件下的石油污染物迁移主要受两种驱动力的影响,一是重力势驱动的垂向迁移,二是岛礁动态地下水流场驱动的向海排泄;(2)岛礁降水补给强度越大,地下水流场驱动污染物向海排泄作用越强,淡水透镜体所受影响越小;(3)重质非水相类油品污染物呈现出不同于轻质非水相类油品的迁移规律,但其对淡水透镜体无显著影响。研究结果可为珊瑚岛礁开发进程中的油库选址、污染防护以及淡水资源保护提供理论基础与参考依据。 展开更多
关键词 珊瑚岛礁 淡水透镜体 COMSOL Multiphysics 室内模拟试验 多相流 地下水污染
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废旧铝材感应加热熔炼过程数值模拟
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作者 张显都 王力 +1 位作者 张磊 杨武全 《辽宁化工》 2025年第9期1532-1535,共4页
以废旧铝材熔炼提纯铝为例,基于COMSOL Multiphysics软件模拟了废旧铝材感应加热熔炼过程。通过改变电流大小、加热频率和线圈匝数,探究不同参数对加热温度和加热速率的影响。由模拟结果可得出电流大小为30 A,加热频率为8 kHz,线圈匝数... 以废旧铝材熔炼提纯铝为例,基于COMSOL Multiphysics软件模拟了废旧铝材感应加热熔炼过程。通过改变电流大小、加热频率和线圈匝数,探究不同参数对加热温度和加热速率的影响。由模拟结果可得出电流大小为30 A,加热频率为8 kHz,线圈匝数为15为最佳参数组合。在此参数组合下,加热至1000℃的时间为23.8 min,符合电源成本最低,效率最高且满足废铝加热熔炼要求。 展开更多
关键词 废铝熔炼 COMSOL Multiphysics 感应加热 数值模拟
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粘土心墙-混凝土防渗墙土石坝三维非稳定渗流分析 被引量:2
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作者 冯细霞 张旭 +2 位作者 陈雷 喻鹏 严谨 《水利技术监督》 2025年第4期179-182,共4页
为研究土石坝在蓄水运行阶段的非稳定渗流特征,评估坝体防渗设计的有效性,建立三维渗流计算模型,采用有限元软件COMSOL对坝体和坝基在不同运行工况下的渗流场开展数值计算,并与渗压监测资料对比分析。结果表明,数值计算结果与渗压监测... 为研究土石坝在蓄水运行阶段的非稳定渗流特征,评估坝体防渗设计的有效性,建立三维渗流计算模型,采用有限元软件COMSOL对坝体和坝基在不同运行工况下的渗流场开展数值计算,并与渗压监测资料对比分析。结果表明,数值计算结果与渗压监测数据较为吻合,验证了防渗措施的有效性;土石坝内渗压监测水位与外江水位变化规律类似,但渗压监测水位变化幅度较小,具有明显滞后性;水体围绕防渗心墙还会发生三维绕渗。计算结果对设计有指导意义。 展开更多
关键词 非稳定渗流 粘土心墙 防渗墙 渗压监测 三维渗流计算 COMSOL Multiphysics
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