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力学 博客文章

模拟盘管换热器

2014年 8月 21日

盘管换热器非常简单,且容易制造。在这篇博客中,我们考察了一个轴向环绕的铜盘管,它通过输运热水来加热圆形管道内的空气。因为沿中心线两侧的几何几乎相同,所以模型使用二维轴对称面求解; 同时增加了额外的表达式来计算盘管匝间的温降,这大大简化了模拟。

降低粘弹性结构阻尼器中的振动

2014年 8月 20日

进行结构设计时,特别需要关注会暴露在地震或风致振动风险下的区域。一般会在结构布局中加入粘弹性结构阻尼器来限制应变,降低建筑物在此类激励下的崩塌风险。

采用声悬浮技术精准制药

2014年 7月 16日

制造药品时需要无污染的空间,因此科学家尝试了许多创新的方法来改进相关工艺。在阿贡国家实验室(Argonne National Lab),曾希望能够创建一种可以在稀薄空气中漂浮和旋转化学化合物的设备并予以实现。这种设备可以非常精确地控制所需的每种化学药品的量,并将外部杂质破坏结果的风险降到最低。 声音如何举升物体 阿贡国家实验室(Argonne)的研究人员使用多物理场仿真和试错原型制作来提升声学悬浮装置的效率。当我们需要移动对象时,声音可能不是我们通常可以采用的工具。那么,如何利用声音在实验室环境中使物体漂浮或悬浮?答案在于以正确的方式组合力即可产生提升力。 当声音振动通过空气等介质传播时,所产生的压缩是可测且真实的。通过组合声泳力、重力和阻力等压力,不仅足以提升液体药物之类的材料,而且还可以根据操作员的需要对药物进行定位、旋转和移动。 声学悬浮器的换能器之间的波所产生的压力袋会在粒子尺度上产生较大的提升力。 结晶之前旋转药滴 通过使液滴保持稳定旋转,在药物保持液态和无定形状态下,研究人员能够使其进行化学反应。这是创造一个安全、稳定的环境使药物正确合成的关键所在。 声学悬浮装置的几何建模 声学悬浮装置中的每种材料和尺寸都会影响该设备,包括是否按照最终设计进行正常工作,以及是否能根据使用它的科学家的需求进行精细调整。 该设备的几何形状包括两个小型压电传感器,它们像喇叭一样竖立在产生药物的工作区域的上方和下方,如下图所示。 声学悬浮器的波型由位于平坦相对的换能器上的高斯形状泡沫控制。 设计中最重要的部分可能是由聚苯乙烯制成,并覆盖每个换能器端部的高斯形状的泡沫,这种泡沫可以消除所需范围之外的声波,能作为滤波器来维持均匀、明确的驻波。 Argonne的团队耦合使用了COMSOL Multiphysics® 中的“声学模块”、“ CFD模块”和“粒子追踪模块”对声学悬浮器进行了建模。通过仿真,他们能够缩小声场的形状和浮动液滴的位置。 上图仿真结果显示,在T = 0.75秒时,颗粒形成了液滴。左侧显示了仿真中预期的粒子分布,右侧显示了液滴的实际分布的照片。 使用声学悬浮装置生产更安全、更精确的药物 声悬浮技术的发展以及能控制越来越精细的化学反应的能力,使药物科学界的成员扩展了其研究领域,未来也许会发现更多能够挽救生命的新药。 扩展阅读 了解有关通过声悬浮技术实现飘浮更多信息。

在组件级别研究声呐系统

2014年 6月 26日

声音导航测距(SoNaR,更常见的是用小写字母表示的 “sonar”)技术可用于水下探测和通讯。为改进声呐系统,需从组件级别优化设计。声呐的一个主要组件是电声换能器。

借助多体分析改进高尔夫的挥杆

2014年 6月 6日

打高尔夫时,您的击球不光取决于肌肉力量,与高尔夫挥杆机理相关的其他一些因素会产生更重要的影响。我们将讨论如何通过对高尔夫挥杆的多体分析 来改进您的击球表现。

变形固体中的热传递

2014年 5月 28日

在之前的博客文章中,我们介绍了关于静止固体共轭传热的应用。静止固体简化了将要求解的热方程,并且通常是温度场的精确近似值。

如何在 COMSOL Multiphysics 中模拟热粘性声学

2014年 2月 28日

当模拟声学现象、尤其是对几何尺寸非常小的声学装置而言,需要考虑许多复杂因素。热粘性声学 接口为声学模型的建立,及对声压、速度场、温度变化等因素的求解提供了一个简便、精确的方法。在本文中,我们将介绍如何在 COMSOL Multiphysics 中模拟热粘性声学问题,同时还为您提供了一些操作技巧和有用的资源。

热粘性声学的理论基础:热损耗与粘性损耗

2014年 2月 27日

当声音在尺寸狭小的建筑和几何结构内传播时,热损耗和粘性损耗会导致声波衰减。具体来说,损耗发生在近壁的声-热边界层与粘性边界层中。为了建立与实验测量结果精确匹配的模型,我们需要考虑这一已知现象,并评估这些损耗对热粘性声学系统造成的影响。


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