“两带”渗透率分布模型应用及渗透率规律研究*

为了研究覆岩破坏后形成“两带”的渗透率分布规律,根据理论推导应力-应变曲线以及采空区材料力学参数公式,建立“两带”渗透率分布模型,采用COMSOL软件分别对垮落带的渗透率分布和断裂带渗透率分布进行数值模拟。研究结果表明:垮落带渗透率呈“椭圆”分布,渗透率最大可达到1.07×10-6 m2,最小可达到1.5×10-8 m2;随着高度的增加,采空区两侧的渗透率变化幅度增加,中部的渗透率变化值较小。断裂带渗透率呈“铲状”分布,靠近工作面区域渗透率最大,断裂带的渗透率在上下隅角处最大可达到1.8×10-10 m2,垂直方向上随着高度的增加渗透率减小。研究结果可为西部典型浅埋煤层安全高效开采提供现场指导作用。     

航空电连接器海洋环境加速试验与腐蚀仿真研究

目的 通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理.方法 根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀、接触电阻、绝缘电阻和耐压强度的变化行为和机理研究.重点分析接触电阻变化原因,并基于水平集方法,建立插针插孔结合处的COMSOL有限元腐蚀仿真模型,模拟和验证接触件的腐蚀行为和机理.结果 3种规格的电连接器均发生壳体腐蚀,但程度不同,其中不锈钢壳体电连接器壳体腐蚀最轻,但壳体内部金属卡圈腐蚀最严重,其接触电阻波动最大.所有电连接器的耐压强度和绝缘电阻均有明显减小.结论 导致接触电阻增加的直接原因是插针和插孔结合处的毛细区内发生了严重腐蚀.有限元模型复现了腐蚀界面发展和腐蚀产物沉积过程.     

锂离子电池组热失控蔓延热传递机制的影响研究

分析通风和电池组数量对电池组热失控发展蔓延热传递机制的影响。选择荷电状态(SOC)为100%的镍钴锰(NCM523)三元锂离子动力电池组作为研究对象,改变电池组底部外加热源的热流量和加热时间,利用多物理场仿真软件COMSOL,进行热滥用导致不同风速通风环境和不同电池数量电池组热失控过程的模拟。结果表明:随着风速不断增大,电池组和周围环境的对流换热损失增强,电池组热失控蔓延进程受到了有效抑制。受热传导模式的影响,电池组数量和排列方式不同,电池组热失控蔓延的路线不同。越靠近外部热源的电池,触发热失控越早,触发热失控的起始温度越高;电池组所含电池数量越多,触发电池组热失控所需的热流量越大,但第一块电池热失控以后,后续电池触发热失控的时间间隔急剧缩短,电池组热失控后果的严重度增加。     

振动对航空电连接器的影响分析

目的 根据提高电连接器可靠性的要求,研究振动对航空电连接器的影响.方法 针对研究所的现有设备,开展电连接器的振动测试.根据厂家数据使用Solid works对某型号电连接器进行参数化建模,通过COMSOL模态分析获得接触件的固有频率,使用ANSYS Workbench对接触件进行瞬态动力学分析和谐响应分析.在不同的振动方向、振动频率和振幅下测试电连接器的接触电阻.然后,对电连接器执行对数扫频测试,以获得振动加速度对接触电阻的影响,仿真得到振幅对接触压力的影响.结果及结论 垂直振动电连接器比水平振动电连接器具有更高的接触电阻峰值.频率幅度越大,接触电阻越大.在敏感方向上,振动加速度量增大,接触电阻发生剧烈变化.     

48 V/50 Ah磷酸铁锂电池组热仿真

目的基于COMSOL Multiphysics软件对锂离子电池组进行热耦合仿真研究,正确辨识电池的有关热物性参数。方法首先确立锂离子电池组仿真的热模型,关于锂离子电池传热模型中涉及的热物性参数,基于不同形状大小的加热片对电池在绝热环境下进行加热,将电池各热物性参数的获取相互解耦,通过对传热模型方程以及边界条件的简化辨识出锂离子电池的热物性参数。最后,基于已确立的锂离子电池热仿真理论基础以及辨识出的相关参数,运用COMSOLMultiphysics仿真软件对锂电池单体和电池组在不同充电倍率下的温度场进行仿真分析,并进行实验验证模型的精确程度。结果根据仿真结果和实验数据的对比分析,基于COMSOLMultiphysics仿真软件可以较为准确地对锂离子电池组壳体表面和内部的温度场进行描述,误差不超过0.5℃。结论在满足一定误差精度范围内,对锂离子电池组热管理系统进行分析和设计时,通过仿真得到的结果就可以为其提供参考和指导。     

基于COMSOL软件下办公建筑室内通风分析

自然通风不需动力设备,不消耗动力,是一种经济节能的通风方式。建筑通风应优先利用自然通风。窗户尺寸、开窗面积比例,窗户高度都是自然通风的影响因素。本研究利用COMSOL Multiphysics的CFD模块,以数值模拟的方式对不同窗户尺寸、开窗面积比例、窗户高度的办公建筑进行室内自然通风模拟,分析自然通风对这些办公建筑内的气流和温度的影响,得出窗户尺寸为900 mm×1500 mm,窗台高1100 mm,满窗通风的方案最符合办公室自然通风要求,该分析结果可为建筑设计提供参考依据。     

H62铜合金镀金接触件镀层破损条件下的腐蚀仿真

目的研究镀层破损条件下的盲孔结构腐蚀。方法利用COMSOL软件实现仿真,通过改变镀层破损区距缝隙口距离(W)和缝隙宽度(H)这两个参数,探讨其对腐蚀的影响。结果腐蚀经过极为短暂的初始阶段即进入稳定阶段,且电流在初始阶段远大于稳定阶段,电解质电位、电极电位在初始及稳定阶段完全不同。阳极反应均发生于破损区域,阴极反应在稳定阶段集中于缝隙口。W、H的增大均会使得电流密度有所增大,但当W大于0.7 mm时,其影响十分微弱,可认为处于稳定值。结论镀层破损条件下的腐蚀为阴极氧化还原反应控制的均匀腐蚀,氧气在初始阶段被快速消耗而得不到补充。W在较小时的改变会对腐蚀有所影响,H的增加会加剧腐蚀。     

航空电连接器热电耦合试验设计及仿真分析

目的 深入研究应力间的耦合作用,为多应力试验提供理论支撑.方法 以J599Ⅲ型电连接器为研究对象,依托现有设备设计典型航空电连接器热电耦合试验,并分析试验结果.使用SOLIDWORKS对电连接器进行建模,然后使用COMSOL Multiphysics进行热电耦合的有限元分析,与试验结果进行对比.结果 电流为1 A时,接触件表面温度最大值位于插针与插孔的接触区域,最大温度为24.4℃,温升为0.1℃,插针接触区域中心部位温度最高,达到26.7℃.当电流为8 A时,可以产生约6℃的温升.仿真得到的温升值要略高于试验值.接触电阻随温度的升高而增大.结论 温度和电负载都会造成电连接器接触部位的温升和接触电阻的升高.