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湖泊水环境修复

Shuya Yoshioka
Ritsumeikan University
Shiga, Japan

人类活动会占用天然水源(如湖泊)中的氧气,而且这种缺氧水通常含有高浓度的有毒物质(如金属和有机材料)。因此,可用作水源的湖泊数量正日益减少,滥用现有资源以及对水处理厂的需求,可能会对化石燃料供电带来负面影响。 将氧气微泡注入水中,会氧化金属并使它们沉淀,然后刺激微生物反应从而分解有机物,通过上述步骤可以对缺氧水进行处理。在测试所需的微泡体积和这些气泡的尺寸时,日本 Ritsumeikan University 团队使用 COMSOL Multiphysics 软件来预测对水体有影响的所有环境现象(风、水流量、温度、化学反应和扩散)。 研究团队测试在 Sounoseki Dam 中引入微泡的最佳深度和位置,现在他们正通过 COMSOL Multiphysics 将此工艺应用到其他研究中。

海底能量收集

Nagi Elabbasi, Brentan Alexander, and Stuart Brown

Veryst Engineering, Needham, MA, USA

Veryst Engineering 负责为能量采集领域中很多行业提供设计方案。他们目前正在研究的一个项目是海底传感器,它主要用于海军应用、环境监测、地震监测和石油勘探,目前这些研究都使用的是电池电源,但由于需要更换电池或为电池充电,费用相对较高。Veryst ...

风力发电机降噪

Xi Engineering Consultants Ltd, Edinburgh, UK

Xi Engineering Consultants Ltd 专门研究复杂的振动问题,例如由风力发电机产生的振动。风力发电机齿轮箱中的轮齿啮合会导致大量振动,而且噪音过大。这就有个问题,因为欧洲和北美有严格的监管标准限制这些结构允许发出的噪音。 研究设计数据使工程师们可以断定齿轮箱是噪音和振动的根源,而且它正被塔的钢结构表面放大。使用该结构的 COMSOL 模型,他们能够定位噪音被放大位置的热点并测试各种解决方案。解决方案是使用一种特定材料来涂覆塔的内部并降低放大效果。由于材料成本高昂,他们使用 COMSOL 来确定使噪音水平低于规定标准所必需的最小材料数量。

简易精确的血粘度测量法

Microvisk Technologies, North Wales, UK

Microvisk Technologies 主要开发并制造用于测量血液粘度的装置,其中借助了微机电系统(MEMS)的功能和由显微技术的新型研究而产生的最新技术。 市场上较老式的便携式装置都是通过诱发化学反应来工作,此反应由涂覆复合物的电极而获得。在圆片规模上将 Microvisk 生产的基于 MEMS 的微悬臂梁器件,在生产的过程中一直使用晶圆级的扁平结构。这个高度灵活且可变形的微悬臂由 CMOS(互补金属氧化物半导体)输入信号进行控制,并形成 Microvisk 独特流体微探针的基础,微探针可用于判断微小样品的流变特性。 研究人员使用COMSOL Multiphysics 软件可以分析微芯片的机械、热及静电方面的性能。他们可以研究每个单独的材料以及所有缠结在一起并与流体起反应的材料。Microvisk利用这些信息够优化其技术设计,这种技术将针对简单便携式装置提供可靠的测试方法。

模拟的燃烧需求

Gianluca Argentini
Riello Burners
Legnago, Italy

Riello Burners 负责制造高能效且很少需要维护的燃烧器,主要在住宅和商业加热应用以及工业工艺中使用。适宜的通风对燃烧器而言至关重要,因为它会持续使适量空气流入火焰的外焰。 为燃烧器设计这样的鼓风机时,必须要使可获得静压和空气流高值的配置与保持高机械效能的配置之间达到平衡,这意味着它需要较少的电力便能运行。 使用 COMSOL Multiphysics 软件, Riello Burners 可以针对他们的新设计建模并在测试样机之前模拟鼓风机的气流。这样做可以成功缩短测试大量几何的测试阶段所需的时间,将缩短为一个月(与一年相比)。未来,他们希望利用 COMSOL 进行优化设计,最大限度地减少能量损耗、噪音和振动。

岩石特性的分析与仿真

VSG, Burlington, MA, USA

VSG 为多个行业提供高性能的三维可视化工具包和软件,包括材料科学和地球科学。他们的技术应用之一是研究美国石油和天然气储量问题。由于难以靠近这些现场,迫使行业转为使用压力将流体注入岩矿床的技术。这种技术需要了解油田现场泥页岩地层的结构,并以实现预测流体穿透岩石的能力为前提。 聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)系统提供了页岩样品纳米结构信息。这样便可以使用 VSG 的 Avizo 三维分析软件构建一个可以表现细孔分布的数字化三维模型,而 COMSOL Multiphysics 软件可以在检测出的细孔网络上进行流动仿真并确定表面的渗透性。 在此过程中进行的计算和仿真能使现场得以全面可视化,并能够解决无法在物理实验室进行测量的问题。

水净化的数值模拟

荷兰阿姆斯特丹水处理厂(AWS)应用环保的臭氧消毒方法生产世界上最洁净的水。由于每年需要生产十亿立方米的净水,所以他们使用的湍流消毒装置十分巨大。荷兰AWS的研究人员 JanHofman和他的研究团队使用 COMSOL Multiphysics 对这些巨大的装置内部的反应情况进行数值模拟。

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