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Multiphysics Simulation 2017 China

通过多相流仿真指导污水处理厂设计

Ronnie Berg, Tauw; Tony Flameling, Eindhoven Water Board, Netherlands

为了改善多梅尔河的水质,荷兰埃因霍温污水处理厂引进了一套曝气系统,希望提高排入河流的生物处理废水的氧气含量。在建造前,他们创建了一个描述多相湍流流动的 CFD 模型,以找出曝气系统的最优布局,并研究了可调节水坝的闸门高度应如何适应多梅尔河在不同季节的水位。事实证明,仿真以高成本效益的方式有效改善了河流水质,最终造福多梅尔河沿岸的生态系统与居住环境。

仿真 App 加快摩擦润滑研究进程

Thomas Lohner, Gear Research Centre, Technical University of Munich, Germany

模拟弹性流体动力润滑(elastohydrodynamic lubrication,简称“弹流润滑”)齿轮接触,有助于深入了解耦合了热学、力学、流体现象的复杂系统。德国慕尼黑工业大学齿轮研究中心的工程师使用多物理场仿真创建了一个数学模型,借此优化复杂齿轮系统的的功率密度、效率及振动与声振粗糙度(NVH)性能。随后,他们将模型封装为一款名为“TriboMesh”的仿真 App,并实现 App 跨部门共享,让研究中心受益于多物理场仿真的强大优势。

声学超表面成就完美音质

Hervé Lissek, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的工程师设计了一种新型声学超表面,可用于提升音乐厅的音响效果,改善住宅隔音环境,还能减少飞机发动机在飞行过程中令人难以忍受的噪音。对超表面进行建模涉及到许多复杂的物理现象,所以工程师们理所当然地求助于多物理场仿真。借助仿真,他们能够评估设备设计的声学性能,获取物理实验无法展示的细节,并使用材料精准地控制声音。

多物理场建模助力 ASML 突破计算瓶颈

Fred Huizinga, ASML, Netherlands

研发最先进的计算机芯片与生产芯片的机器,必须对各种紧密耦合的物理现象有深刻的理解。高精度设备的每一步设计与研发工作都离不开仿真的帮助。一套完备、易用的仿真工具拥有不可替代的重要性。荷兰阿斯麦(ASML)公司的工程师借助仿真技术设计了一种可在光刻系统中进行高精度运动的空气轴承,并且开发了仿真 App,支持整个团队的同事方便地对各式设计性能进行虚拟测试。

铝合金在轻量化制造中的应用:通过腐蚀仿真 App 引领汽车设计

Danick Gallant, NRC, Canada

为了提高汽车的燃油效率,制造商必须将传统的车体结构材料(例如结构钢)和更轻质的材料结合在一起。加拿大国家研究院(National Research Council Canada,简称 NRC)的科研人员开发了包含钢与铝合金的耐腐蚀多材料装配,并对低成本量产工艺流程进行优化。NRC 利用多物理场仿真开发了可预测腐蚀行为的数值模型和仿真 App,从而加速了耐腐蚀装配的研发进程,推动汽车轻量化变革。

流量传感器的优化

Vivek Kumar, Endress+Hauser, Switzerland

瑞士恩德斯豪斯(Endress+Hauser,简称 E+H)公司是全球知名的仪器研发公司,至今推出了多种类型的测量装置和传感器。E+H 擅长于流量计设计,这类装置的作用是监控与检测流体的特征与属性。工程师必须不断地维护与优化传感器的精度,多物理场仿真成为了他们的得力工具。借助多物理场仿真,E+H 的工程师们分析了流体粘度对其振动频率的影响,计算了流体引起的噪声所造成的影响。基于分析结果,他们成功设计出适用于广泛应用领域的流量计,即使改变流体类型,也能保证流量计的灵敏度始终符合预期。

多物理场仿真为风力发电机免受雷击提供解决方案

Justin McKennon, NTS Pittsfield, USA

NTS 的子公司 Lightning Technologies 是复杂防雷系统设计与验证的全球领导者。NTS 的工程师在风力发电机防雷系统的设计和研发中引入了仿真技术,在建造实体系统之前,捕捉相关的复杂物理场。利用仿真结果,工程师可以计算出系统设计中的电流和电场,从而深入洞察整个结构中的电动力学,降低项目风险,缩短总体设计时间。

提高铁矿石烧结效率

Yalcin Kaymak, VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI), Germany

德国钢铁协会(VDEh)下属的钢铁研究中心(Betriebsforschungsinstitut,简称 BFI)是欧洲领先的钢铁冶金技术研究机构之一。钢铁生产的工艺链较长,因此质量与效率的提升是该机构的长期研究重心。烧结过程是一道关键生产流程,它要求操作工人将铁矿粉和燃料进行高温焙烧,直至其融合形成多孔介质。为了提高烧结效率,人们可以将松料棒放入填充床中,通过改善燃料的供氧状况来加速燃烧。借助 COMSOL Multiphysics® 软件,BFI 确定了松料棒的最优布置方式,成功地使烧结速度加快了 40%。

磁力传动延长海上风力发电厂的使用寿命

Flemming Buus Bendixen, Sintex, Denmark

Sintex 是一家主营磁力联轴器的开发与制造的丹麦公司。磁力联轴器的作用是传递扭矩和功率,与传统的机械传动相比,它的可靠性实现了大幅提升。这种联轴器的特别之处在于非接触式传动和不同介质完全隔离,因此在海上风力发电机和化学泵冷却中发挥着关键作用。Sintex 使用 COMSOL Multiphysics® 软件开发仿真 App,帮助销售人员和客户对各式磁体构造进行评估,从而节省了制造磁体原型的成本。App 支持 Sintex 自行导入磁性材料库,便于用户灵活利用;修改形状和几何属性;计算扭矩转换、涡流损耗和温度上升,预防退磁现象的发生。

多物理场建模在生物制药行业的应用

Pablo Rolandi, Amgen, USA

安进(Amgen)是市场领先的跨国生物制药企业。安进公司生产的各类药物惠及全世界数百万身患重疾的病人。一款药品成功面世,背后离不开大量的研发及生产流程。为了保证药品的安全性和有效性,制药公司需要构建多样化的仿真工具组合。安进的工程师选择使用 COMSOL Multiphysics® 软件为公司的研究人员建立一个平台化的建模工具。他们力图通过创建模型来减弱生产瓶颈的限制,确保达到灭菌质量标准,并将操作工况中的可变因素集成到给药时间的计算中。之后,他们将多物理场模型转化为 App,并通过本地安装的 COMSOL Server™ 产品将 App 部署到公司内网。

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