基于COMSOL Multiphysics数学模块的冻土水热耦合分析

多年冻土内部的水热过程是影响冻土区生态环境演变、干旱区水资源利用及地表工程结构稳定性的重要因素。然而传统的水热耦合理论模型忽略了非饱和土体中水分对流传热作用,在水分场与温度场耦合理论模型的数值实现上仍有困难。以垂直土柱单向冻结实验为基础,通过COMSOL Multiphysics软件的数学模块实现考虑冰水相变和水分对流的温度场和水分场偏微分方程的耦合求解,分析了冻土水分对流与温度变化的关系。结果表明:(1)COMSOL可以实现冻土水热参数、冰水相变潜热以及边界条件的灵活定义,容易实现水热两场耦合分析;(2)对于含水量较高的土体,水分对流传热作用不可忽略。     

载流螺线管磁场的全空间解

针对普通物理学中螺线管模型不能说明的无限长载流密绕螺线管外的磁感应强度不为零的问题,提出建立与实际更接近的螺线管模型,进而计算出其全空间的磁感应强度。     

基于COMSOL Multiphysics的钻孔抽采有效半径影响因素研究

钻孔抽采有效半径是瓦斯抽采设计的基础参数及钻孔布置间距确定的重要依据,其影响因素众多。为理清各影响因素,文章建立了顺层钻孔周围瓦斯流动规律的固气耦合模型,运用COMSOL Multiphysics从煤层赋存参数、抽采参数两个方面对模型进行解算。结果表明:煤体赋存参数中,煤层初始渗透率起主控作用,其次是煤层初始瓦斯压力,煤层埋深通过压实煤体减小煤层渗透率影响抽采有效半径;抽采参数中,在同一煤层,有效预抽期内抽采时间很大程度上控制着抽采有效半径,钻孔直径影响程度相对抽采时间减小,抽采负压影响不明显。     

通电螺线管空间点的磁场

利用直接积分先计算单匝通电线圈在空间点的磁矢势，通过磁场强度矢量与磁矢势的微分关系，求出空间点的磁场，最后通过积分求出螺线管空间点的磁场．     

通电螺线管空间点的磁场

利用直接积分先计算单匝通电线圈在空间点的磁矢势,通过磁场强度矢量与磁矢势的微分关系,求出空间点的磁场,最后通过积分求出螺线管空间点的磁场.     

有限长螺线管磁场的边缘效应及应用

本文用安培力公式和场方程导出了对称放置在有限长载流螺线端面附近非均匀磁场中的载流圆环所受到的磁场力的表达式，给出了该效应的实际应用。     

磁聚焦法测量螺线管中心磁场

根据带电粒子在磁场中的运动特性,分析了电子束的磁聚焦原理,推导了螺线管中心磁场的计算公式,测量了长直螺线管中心磁场的磁感应强度。该方法测量原理简单、结果可靠。     

有限长通电螺线管内部空间磁场的模拟

利用叠加原理 ,用计算机模拟计算出有限长通电螺线管内部空间的磁场分布 .结果表明 ,除了螺线管两端之外 ,其内部为非常好的均匀磁场分布 .通过与实验测量结果的比较 ,说明该模拟方法是正确的     

无限长通电螺线管内磁场与其截面形状无关的证明

建立柱坐标系,利用毕奥—萨伐尔定律和矢量微积分,首先求出任意形状载流线圈任一点磁感应强度的一般表达式;然后在特定的条件下得出载流圆线圈轴线上的磁感应强度;最后利用场强叠加原理对任意形状载流线圈任一点磁感应强度的一般表达式进行矢量积分,得出截面为任意形状无限长通电螺线管内的磁感应强度与截面为圆形无限长通电螺线管内的磁感应强度具有相同的表达式,从而得出无限长通电螺线管内的磁场与其截面形状无关的结论.     

长直载流螺线管的磁场的研讨

应用新物理模型——螺旋形面电流,根据磁场的边界条件,边值关系,分析讨论了长直载流螺线管激发的磁场分布,得到其磁感应强度为={μ0nIez(rR),μ02πrIeθ(rR).     

各向异性磁介质中载流直螺线管轴线上的磁场

利用毕奥－萨伐尔定律,并在磁导率μ１１＝μ３３的条件下,可求出各向异性磁介质中载流圆线圈轴线上的磁场,以及载流直螺线管内部的磁场,显然,其使用条件受到限制。为此,有必要导出在μ１１≠μ３３的更一般情况下,各向异性磁介质中载流圆线圈轴线上磁场和载流直螺线管内部的磁向异性磁介质中载流圆线圈轴线上的磁场,使其结果适用范围更广。     

轴截面为正方形的载流长直螺线管内的磁场

应用磁感强度叠加原理,简洁地给出了轴截面为正方形的载流直螺线管轴线上的磁感强度的计算方法;讨论了在直螺线管的长度远远大于正方形的边长的极限条件下轴线上的磁场分布,结论是轴线上的磁场与轴截面为圆形的载流长直螺线管轴线上的磁场相同.     

螺线管中磁场的计算

首先根据单层、有限长螺线管轴向磁场的计算公式,推导出多层、有限长轴向磁场的计算公式。并将它们推导到无限长的情形。其次采用谢尔茨展开公式计算空间的磁场分布。利用计算机编制出磁场计算程序、最后利用此程序进行计算机模拟,计算出磁场的轴向分布和空间分布。同时,对磁场的分布结果进行了讨论。     

载流疏绕有限长螺线管内轴线上的磁场

讨论了有限长载流疏绕螺线管内轴线上的磁场,并与载流密绕螺线管内轴线上的磁场作了比较．用此分析方法可以求得较完整的载流螺线管内的磁场分布．     

无限长螺线管内外磁场研究

本文在书载流密绕无限长螺线管导线中电流视为均匀分布在螺线管表面的面电流情况下,可以定量计算出螺线管内外磁场大小。