“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.     

受HDPE膜影响下的垃圾填埋场渗滤液水位探测方法研究

渗滤液水位会影响填埋场堆体稳定并有渗漏污染风险,当渗滤液赋存于HDPE防渗膜上方,堆体和渗滤液堆积电阻率特征的极端分异特性以及边界效应等因素使得最小二乘（LS）等传统物探反演方法无法精确反演实际电阻率分布,从而无法根据电阻率差异特征定位HDPE膜上方渗滤液水位的高度。为准确刻画堆体内部特别是渗滤液-HDPE膜局部电阻率精细分布,对传统高密度电法(ERT)装置进行改进,提出了一种川形探测装置(C-ERT),并采用BP神经网络的电阻率反演模型算法。通过COMSOL理论模型和江西某生活垃圾填埋场采集的现场数据对该方法进行验证,并与LS法比较。结果表明：基于川形装置的BP神经网络能有效识别出HDPE膜上方的渗滤液区域,识别准确率约为83.2%,而LS法并不能识别出渗滤液区域。

     

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。     

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...     

膨润土衬垫溶质扩散及渗透行为COMSOL模拟

针对填埋场膨润土衬垫(GCL)易于被化学溶质击穿的问题,研究了化学溶质在GCL中的扩散行为和破坏机理,以指导工程实际。通过COMSOL Multiphysics构建膨润土扩散柱数值模型,研究了离子种类、离子浓度、水头压力以及上覆应力等因素对化学溶质在GCL中扩散行为的影响,并研究了渗透系数与扩散系数之间的转换关系。结果表明,阴离子比阳离子的扩散衰减速率小,扩散速率随溶质扩散时间的增长而减小,化学溶质的扩散会显著增加溶质浓度梯度的变化。对于扩散系数较大的溶质,孔隙率和扩散系数能较好地表征其扩散行为。上覆压力会明显增大化学溶质在GCL中的扩散。低、中浓度初始扩散源的扩散范围较浅,而高浓度初始扩散源的扩散范围较大。因此,在垃圾填埋场工程中,应根据渗沥液浓度、离子种类以及上覆垃圾荷载等对GCL的防污性能进行安全评估,尤其应对高浓度和高应力作用下较深范围内污染物的迁移情况进行监测。本研究结果可为GCL在填埋场中的工程应用和防污安全预警提供参考。     

基于COMSOL模拟的有机污染土壤ERH修复工艺优化

利用电阻加热(ERH)和土壤气相提取(SVE)耦合技术,针对有机污染土壤,采用COMSOL软件模拟方法对场地加热电极的布置进行优化,以温度为探针,对比物理场种类、电极间距、电极的边界距离、电极个数、耦合物理场边界等因素对土壤温度的影响。结果表明,在固体传热和电磁热的耦合场下的加热效果比单独物理场更好,40 d后温度可达201.20 ℃。电极间距最优为3 m,升温104.71 ℃。当边界距离为0.5 m时,边界土层温度能够达到ERH工程要求的100.15~220.15 ℃。7电极排布相比其他排布方式的升温速率更高,平均温度为153 ℃,加热更均匀。本研究可为有机物污染土壤场地修复的工程设计提供参数。     

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。     

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。     

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...