微放電仿真的案例
電弧放電仿真 ￥1000
電弧是指在兩個電極之間，因為電壓差引起的電離氣體擊穿形成的氣體放電現象。當兩個電極之間的電壓達到一定程度時，電流會在兩個電極之間形成一個通道，導電氣體會被電離，形成一個帶電等離子體，這就是電弧。電弧的形成需要滿足一定的條件，包括足夠的電壓差、適當的電極間距、導電氣體的性質等。當這些條件得到滿足時，電壓會加速導電氣體中的電子，形成高能電子束，撞擊氣體分子，激發化學反應并產生離子。這些帶電粒子會導致氣體的電導率增加，從而使電流在電極之間建立起電弧通道。電弧的特點包括高溫、高亮度、高能量和高頻閃爍。它具有強烈的熱輻射和光輻射，可以產生明亮的火花、火焰和光弧。由于電弧可以提供高能量，因此廣泛應用于電焊、電切、電刷涂等工業和實驗室應用中。
本案例基于COMSOL軟件多個物理場模擬了電弧放電的過程，模擬結果如圖所示：
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展開 Ansys高頻電磁應用領域及案例（下篇）
微放電仿真
微放電仿真分析各類射頻微波器件如波導、微帶、濾波器環形器等的真空二次電子倍增效應，軟件直接導入HFSS計算的電磁場分布，準確快速的計算功率擊穿闖值。支持金屬、介質、鐵氧體等材料以及磁偏置定義?？芍苯佣x微放電關鍵區域及放電時間，實現對電子數量及運動軌跡的實時追蹤。
其他應用領域
FSS/EBG設計
目標 RCS 的計算與縮減(雷達目標特性)
醫療儀器
HFSS的器件庫中擁有人體模型，包括正常人體的所有部分如骨、肌肉、皮膚、毛細血管、神經、大腦等，能夠仿真非勻質人體模型處于由核磁共振設備產生的射頻磁場中的一系列電磁效應，預測醫療儀器是否對人體帶來電磁輻射超標的風險。
RFID設計
-HFSS對RFID天線的仿真
-RFID電路與天線的場路協同仿真
-包含工作環境在內的RFID系統級仿真
電真空
-電真空行波管的場分布和工作模式仿真
光纖
-光纖中的場分布和模式傳輸
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。
展開 直流輝光放電數值仿真 ￥500
<p>長期以來，低壓狀態下的直流輝光放電一直用于氣體激光器和熒光燈。由于解與時間 無關，因此直流放電對于研究很有吸引力。本案例使用等離子體接口來建立對正柱區區的分析，其中通過在陰極處發射二次電子來維持放電。柱內電子密度的仿真結果如圖1所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/d6784e9c0550438394d3858de9c0b9f8.gif" alt="電子密度.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 電子密度</strong></p><p> 電子密度峰值出現在陰極下降與正柱區 之間的區域，該區域有時被稱為法拉第暗區。電子密度在徑向上迅速降低，這是由于電子向柱外壁的擴散損失導致在壁上積累表面電荷造成的。負電荷的積累導致柱中心 產生了對壁的正電勢。</p><p> 電子溫度仿真結果，如圖2所示。電勢仿真結果，如圖3所示。
展開 固體中He氣放電數值仿真 ￥500
本案例所建立的模型中，固體部分通過靜電場和稀物質傳遞物理場模擬電荷的傳輸和固體電場分布，氣體部分通過等離子體場模擬氦氣的輝光放電。通過域1和3包裹域2模擬固體包裹氣體，探究固體中電荷傳輸和電場分布對氣體放電的影響。基于COMSOL軟件實現了固氣界面的表面電荷耦合，COMSOL軟件中采用的模塊及模型如圖1所示。
仿真結果如下圖所示。
終端電流及電壓
氣體放電電壓
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通過仿真降低航天器上的靜電放電風險
當平均電場達到 3x10 6時，放電首先發生在電池的邊緣伏/米。高導電性電弧通道會耗散任何進一步沉積的電荷。隨著時間的推移，擊穿后電導率超過玻璃電導率，導致較低的電場平衡。電荷密度圖顯示了由于入射電子而產生的負電荷層。正圖像電荷形成在電池和底部基板的邊緣，而負電荷形成在粘合劑的頂部。這導致電池邊緣的電場增強，導致多個同時擊穿。隨著擊穿的發生，它們會消散高能電子等離子體沉積的空間電荷，從而緩慢降低模型中的總電荷。通過查看放電前后能量和電荷的變化，我們可以計算出它們的平均值。平均電荷為 117 nC，平均能量為19mJ.
為解決上述應用，Ansys EMA3D Charge 利用多個能夠進行協同仿真的物理求解器：表面電荷平衡求解器、電磁學的全波 FEM 解決方案和 3D 粒子傳輸工具。Ansys EMA3D Charge 提供了一種準確詳細地模擬各種儀器、材料和軌道目標的電荷積累和耗散的方法，可幫助設計團隊開發更強大的空間平臺，并最大限度地提高這些昂貴項目的長期成功概率.
了解有關Ansys EMA3D Charge 平臺級 EMC 電纜建模的更多信息。https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-ema3d-cable
1. “空間環境對空間系統的影響”，HC Koons、JE Mazur、RS Selesnick、JB Blake、JF Fennell、JL Roeder 和 PC Anderson；空間與環境技術中心技術運營；1999 年 7 月 20 日
根據Ansys Blog翻譯轉發
展開 細胞通過微通道的仿真
本篇文檔展示了細胞通過柔性和非柔性微通道的過程。基于COMSOL軟件的單向流-固耦合方法模擬了兩種情形：1、細胞通過柔性微通道時，通道壁會發生變形，細胞變形相對較小，在壁面的振動下，細胞在幾乎不發生變形的情況下能順利通過通道；2、細胞通過非柔性微通道時，通道壁變形很小，細胞會在縮頸段發生變形，從而順利通過通道，出通道后，細胞會逐漸恢復變形。效果展示如下：
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錐形微通道內液滴的自運輸仿真 ￥500
錐形微通道是一種具有逐漸變窄的結構，它在微流體領域中扮演著重要的角色。錐形微通道的設計可以在流體中產生壓力變化，從而推動自流輸運。在錐形微通道中，當流體從寬端流向窄端時，通道的寬度減小，通道的剖面積減小，流速增加，而根據質量守恒定律，流體的質量流量保持不變。根據伯努利方程，流體速度增加會導致壓力降低。因此，在錐形微通道中，由于幾何上的突變，流體在通道中產生了驅動力，推動自身沿著通道從寬到窄運輸。這種自運輸現象可以在微流體技術中發揮重要作用，如在微流控芯片和微流控設備中。通過設計合適的錐形微通道結構，可以實現流體混合、分離、粒子分選和藥物輸送等應用。此外，錐形微通道還能夠提供更快速的反應速度、更高的靈敏度和更小的樣品消耗。
本案例建立的錐形微通道模型如圖1所示。為更好地量化分析錐形微通道流體自運輸機制，將微通道內的流體簡化為液滴，在仿真模型中將液滴的初始位置設為微通道中間，為實現液滴固-液邊界張力驅動，將微通道內壁設為濕潤邊界，且液滴與微通道內壁相切，微通道兩端與大氣連通，無外加荷載，數值仿真結果如圖2所示。
圖1 幾何模型
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展開 JCMSuite應用：微透鏡（Micro lens）仿真
該幾何結構由多層襯底構成，襯底為布拉格反射鏡，在襯底頂部有一個微透鏡，量子點位于頂層內：
由布拉格反射鏡組成的微透鏡幾何結構示意圖（旋轉對稱）
入射波長為969nm的近場和遠場圖
下圖展示了球面微透鏡在不同極化方向時，三個偶極子的近場強度和遠場強度（具有不同比例的偽彩色圖）：
x、y、z方向極化偶極子的強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
x、y、z方向極化偶極子的遠場上部（空氣中）強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
x、y、z方向極化偶極子的遠場下部（基底中）強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
參考文獻：
1. M.Gschrey, et al., Highly indistinguishable photons from deterministic quantum-dot micro lenses utilizing three-dimensional in situ electron-beam lithography. Nat. Comm. 6, 7662 (2015).
展開 JCMsuite案例展示：微透鏡的仿真分析
該幾何結構由多層襯底構成，襯底為布拉格反射鏡，在襯底頂部有一個微透鏡，量子點位于頂層內：
由布拉格反射鏡組成的微透鏡幾何結構示意圖（旋轉對稱）
入射波長為969nm的近場和遠場圖
下圖展示了球面微透鏡在不同極化方向時，三個偶極子的近場強度和遠場強度（具有不同比例的偽彩色圖）：
x、y、z方向極化偶極子的強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
x、y、z方向極化偶極子的遠場上部（空氣中）強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
x、y、z方向極化偶極子的遠場下部（基底中）強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
參考文獻：
1.M.Gschrey, et al., Highly indistinguishable photons from deterministic quantum-dot micro lenses utilizing three-dimensional in situ electron-beam lithography. Nat. Comm. 6, 7662 (2015).
展開 光 · 學堂 | 基于VirtualLab Fusion的微結構仿真設計與加工技術（光柵、超表面、蛾眼結構的仿真與加工技術）2026/5/19-5/20
授課時間
2026/5/19（二）-5/20（三）
AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
課程費用
4800RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
微結構元件作為現代光學系統的核心組成部分，應用廣泛，其設計精度與加工質量直接影響器件性能。本課程借助光之數字模型平臺VirtualLab Fusion，結合多種仿真算法，開展各類微結構的仿真設計與性能優化教學。
課程涵蓋衍射光學元件、光柵、超表面等多種微結構類型，包括蛾眼減反射表面、偏振無關光柵、超構透鏡等，涉及結構建模、參數優化、性能驗證等核心環節，無需深厚軟件基礎即可參與學習。
本課程講解VirtualLab Fusion在微結構仿真中的應用方法，為微結構加工提供可靠的仿真支撐與理論依據。加工方面主要介紹微納加工工藝選型、加工參數把控及質量檢測等內容，呈現微結構從仿真設計到實際加工的完整技術思路。
展開 JCMSuite應用——微透鏡（Micro lens）仿真
該幾何結構由多層襯底構成，襯底為布拉格反射鏡，在襯底頂部有一個微透鏡，量子點位于頂層內：
由布拉格反射鏡組成的微透鏡幾何結構示意圖（旋轉對稱）
入射波長為969nm的近場和遠場圖
下圖展示了球面微透鏡在不同極化方向時，三個偶極子的近場強度和遠場強度（具有不同比例的偽彩色圖）：
x、y、z方向極化偶極子的強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
x、y、z方向極化偶極子的遠場上部（空氣中）強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
x、y、z方向極化偶極子的遠場下部（基底中）強度（入射波長969nm,球面微透鏡）
參考文獻：
1. M.Gschrey, et al., Highly indistinguishable photons from deterministic quantum-dot micro lenses utilizing three-dimensional in situ electron-beam lithography. Nat. Comm. 6, 7662 (2015).
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FLOW-3D微液滴碰撞仿真應用
由Flow Science開發之高性能計算流體力學（CFD）軟件，可廣泛應用于鑄造、水利及環境工程、船舶及海洋工程、微流體以及消費產品等各個領域。
前言
微小液滴以一定速度碰撞水平表面是自然界和實際工程應用中常見的物理現象。關于這個問題的研究可以追溯到19世紀[1,2]，早期以試驗研究為主，采用高速攝影技術對液滴撞壁的全過程進行分析；近期，隨著計算機技術以及計算流體力學的發展，數值模擬研究也有大量有價值的研究成果。目前該問題研究成果已經起到了指導工程應用的作用，如噴墨打印機、噴霧燃燒、噴涂技術、噴霧冷卻、醫療器械等眾多領域[3]。
微小液滴低速碰撞水平表面屬于兩相流范圍，整個動態過程比較復雜，與液體的物性參數、接觸角、平面的表面粗糙度、表面張力、碰撞速度等多個因素密切相關。整個過程基本包含鋪展、回縮、反彈、破碎等運動過程。
概念介紹
微小液滴低速碰撞水平表面的數值模擬涉及到很多物理概念，比如接觸角、表面張力系數等，這里針對各參數概念進行介紹。
接觸角（contact angle）
接觸角也叫做濕潤角[4]，液滴與壁面接觸后，會出現氣、液、固三相交接的情況，在交界處作氣-液界面的切線，此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ，單位為度，如下圖所示。小于90度表示易濕潤壁面，液滴容易鋪展；大于90度表示不易濕潤壁面，液滴容易反彈。
展開 微流控生物打印細胞組織結構仿真初探 ￥800
數字化可調微流控3D生物打印是當今研究的一個熱點。
聚合物壓阻微梁的壓電耦合效應數值仿真 ￥1500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/1273dcb4e1cc4796914d6647fe96623c.png" alt="Untitled1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p>數值仿真得到微梁的位移和應力分布，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/dd1910798cb648e5b40187e222ead8a4.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 微梁應力分布云圖</strong></p><p>壓敏電阻器的電勢分布云圖，如圖3所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/29e548c4d1144f10b2b1cbe106b395b0.png" alt="Untitled3.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖3 壓敏電阻器電勢分布</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
展開 微流體/生物流/納米流仿真
現代微流體裝置將機械，流體，光學和電子功能集成在一個非常小的封裝中，這個種模塊化集成方式在成本、體積、重量和直接集成到較大系統的便利性方面，與傳統相應裝置相比具有重要優勢。三維建模和可視化是提供豐富的定量分析的有效工具，大大縮短了研究時間，降低了設計和生產成本。利用FLOW-3D的自由表面和多相流建模功能，可以輕松準確地模擬微流體，生物流體和納米流體。請您瀏覽本節中的案例，通過FLOW-3D提供的解決方案可以更好的解決微流體（微流體、生物流體、納米流體）行業面臨的挑戰。
微機電（Micro-Electro Mechanical Systems,MEMS)是一個快速成長的新科技領域?，F在許多微機電結構，已經開始采用與半導體類似的制程。微機電技術整合了機械、流體、光學，以及電子技術，微機電設備的尺寸大小大約是從0.1 microns 到 1毫米。微機電機構與傳統機構相比，有兩個主要的優勢。首先，微機電機構可以大量生產，因此成本可以降低。其次，微機電機構可以直接與電路設備整合，因此可以處理應用于更復雜的問題上。 FLOW-3D在微流體的應用領域相當廣泛。已經有多種特殊模型成功應用 FLOW-3D 得到相當精確的仿真結果。
Acoustophoresis
光流控
基于液滴的微流體
連續流動微流體
數字微流體
相變
細胞行為
微流體視頻庫
申請關于微流體的詳細技術資料：申請技術資料
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