電極仿真的案例
Ti電極電鍍數值仿真 ￥800
<p>本案例基于COMSOL軟件中的三次電流模塊以及變形幾何模塊，模擬了Ti電極電鍍的過程，建立的模型如圖1所示。仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/26677e6a48c0441ebe5ad62df9c1b727.png" alt="1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/6f92876353a24d918192431552d99154.gif" alt="Untitled-電解質濃度變化.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>電解質濃度變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/932f544f4bff4962ad653f0d4216d141.gif" alt="Untitled-電極沉積厚度變化.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>Ti陰極沉積厚度變化</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流</p><p><br></p><p><br></p>
展開 TechWiz LCD 2D應用：IPS電極仿真
可變量功能（Variable）和連接功能（Link）是可以方便用戶對于結構中存在變量，以及同時存在多個變量時的仿真，可變量功能可以一次計算多種仿真條件，從而用戶可以很容易地對各種條件下的數據進行比較和分析，而連接功能可以同時改變兩個或兩個以上的條件，在某些數據復雜的情況下可以簡化數據，降低運算量。其含義解釋可參考下圖
本案例在一個簡化的IPS結構來使用變量和連接的功能
1. 建模任務
1.1堆棧結構
1.2本案例中將電極寬度作為可變量，并將變量使用連接功能連接起來，從而查看幾個電極寬度同時變化時對應的參數
2. 建模過程
2.1在堆棧結構中指定需要作為可變量的參數，如下圖。
分別選中三個“Mask”
將“Mask”中的寬度選為“Variable”
2.2對掩膜寬度設置變量，并“link”起來
上圖中“Link”符號一樣的參數都會被連接起來，相互連接的參數需要變量個數一致，如“Mask 1”的寬度設置了三個變量，則其余連接的掩膜寬度也需要設置三個變量
3. 結果查看
3.1 結構與透過率。可以在右側直接選擇不同的變量，來查看不同變量下的狀態，如下圖
3.2 不同電極寬度下的圖表
展開 TechWiz LCD 2D應用：IPS電極仿真
可變量功能（Variable）和連接功能（Link）是可以方便用戶對于結構中存在變量，以及同時存在多個變量時的仿真，可變量功能可以一次計算多種仿真條件，從而用戶可以很容易地對各種條件下的數據進行比較和分析，而連接功能可以同時改變兩個或兩個以上的條件，在某些數據復雜的情況下可以簡化數據，降低運算量。其含義解釋可參考下圖
本案例在一個簡化的IPS結構來使用變量和連接的功能
1. 建模任務
1.1堆棧結構
1.2本案例中將電極寬度作為可變量，并將變量使用連接功能連接起來，從而查看幾個電極寬度同時變化時對應的參數
2. 建模過程
2.1在堆棧結構中指定需要作為可變量的參數，如下圖。
分別選中三個“Mask”
將“Mask”中的寬度選為“Variable”
2.2對掩膜寬度設置變量，并“link”起來
上圖中“Link”符號一樣的參數都會被連接起來，相互連接的參數需要變量個數一致，如“Mask 1”的寬度設置了三個變量，則其余連接的掩膜寬度也需要設置三個變量
3. 結果查看
3.1 結構與透過率。可以在右側直接選擇不同的變量，來查看不同變量下的狀態，如下圖
3.2 不同電極寬度下的圖表
展開 TechWiz LCD 2D應用：IPS電極仿真
可變量功能（Variable）和連接功能（Link）是可以方便用戶對于結構中存在變量，以及同時存在多個變量時的仿真，可變量功能可以一次計算多種仿真條件，從而用戶可以很容易地對各種條件下的數據進行比較和分析，而連接功能可以同時改變兩個或兩個以上的條件，在某些數據復雜的情況下可以簡化數據，降低運算量。其含義解釋可參考下圖
本案例在一個簡化的IPS結構來使用變量和連接的功能
1. 建模任務
1.1堆棧結構
1.2本案例中將電極寬度作為可變量，并將變量使用連接功能連接起來，從而查看幾個電極寬度同時變化時對應的參數
2. 建模過程
2.1在堆棧結構中指定需要作為可變量的參數，如下圖。
分別選中三個“Mask”
將“Mask”中的寬度選為“Variable”
2.2對掩膜寬度設置變量，并“link”起來
上圖中“Link”符號一樣的參數都會被連接起來，相互連接的參數需要變量個數一致，如“Mask 1”的寬度設置了三個變量，則其余連接的掩膜寬度也需要設置三個變量
3. 結果查看
3.1 結構與透過率。可以在右側直接選擇不同的變量，來查看不同變量下的狀態，如下圖
3.2 不同電極寬度下的圖表
展開 
Lumerical案例 | 具有分布式電極的行波調制器
引言
采用集總電極結構的一般電光調制器面臨著這樣的局限：器件的帶寬受RC常數限制，而更高的運行速度需要更短的器件長度，這同樣受到RC-lump的限制。采用行波電極結構具有顯著優勢，可消除集總電極設計帶來的限制。本節介紹了采用行波電極結構的調制器并對其進行了表征。為了仿真載流子的分布，使用CHARGE模塊對電荷和靜電勢進行自洽仿真。隨后，MODE模塊將利用載流子濃度信息，計算材料折射率實部和虛部的相應變化。這些參數隨后被導出至INTERCONNECT模塊，其中包括電壓相關的結電容。INTERCONNECT元件庫為行波調制器的設計與仿真提供了所需的靈活性。有關仿真流程的更多信息，請參閱Traveling Wave Modulator（鏈接：https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042328774）。
背景
在行波電極結構中，通過使用匹配負載終止微波信號，可顯著減少波導輸出端的反射。因此，該結構克服了集總參數器件所受的RC常數限制。該器件可以做得更長，同時仍能滿足與集總參數器件相同的速率要求。通過仔細控制折射率失配和阻抗失配，即可實現所需的調制器。
文獻綜述
在本節中，我們將我們的行波電極的仿真結果與幾篇已發表論文中的結果進行了比較，我們復現的結果與已發表的結果高度一致。要復現這些結果，用戶可以解壓縮Ref_repro.zip文件并運行相應的腳本。
行波調制器調制強度與微波頻率的關系
在參考文獻2中，研究了不同光波與微波速度失配百分比下，行波調制器的調制強度與微波頻率關系，我們通過使用行波電極元件進行仿真復現了這些結果。以下圖表展示了調制器速度失配從5%到50%的調制強度仿真結果。
展開 基于 COMSOL-MATLAB 聯合仿真的參數化三維心臟電阻抗成像模型
為實現更貼近生理狀態的心臟動態仿真，本研究構建了一個可參數化的三維心臟模型，并通過 COMSOL Multiphysics 與 MATLAB 平臺聯合實現仿真。模型在心臟表面布置了24個電極，支持多組電流激勵與電壓采集；同時，通過正弦函數表達式實現對心臟收縮周期的模擬。借助 COMSOL API 與 MATLAB 腳本，完成了24組電流注入下的電場、電壓與電流密度仿真計算。進一步，提取了電場各方向分量并構建了靈敏度矩陣（Jacobian matrix），為后續電導率反演與圖像重建提供基礎。該平臺可用于動態心臟 EIT 正問題研究，并支持圖像反演算法訓練及病變模擬拓展。
關鍵詞：電阻抗成像；心臟模型；三維參數化；COMSOL；MATLAB；靈敏度矩陣；電極仿真；電導率重建
一、任務描述
本任務旨在構建一個三維參數化心臟模型，基于 COMSOL Multiphysics 與 MATLAB 聯合仿真平臺，進行24電極電阻抗掃描，實現電導率圖像重建和電流密度場可視化，為心臟功能建模與EIT成像研究提供高精度模擬平臺，如圖1所示。
圖1 三維參數化心臟模型
二、子任務細分
a) 心臟幾何建模與參數化運動
目標：構建含時間參數化收縮的心臟模型，實現隨時間變化的生理形態模擬。
步驟：在 COMSOL 中定義變量 L0, f, Lt 控制心臟收縮；使用拉伸 + 橢球構建心臟主體；添加24個電極柱體，進行鏡像與移動；實現形變表達式 Lt = L0*(1 - 0.1*sin(2*pi*f*time))。
實現方式：基于 COMSOL 腳本語言，通過 WorkPlane 與 Extrude 函數構建二維截面，并依賴 Ellipsoid 與 Cylinder 構建結構細節。
展開 行業應用方案 | 新能源電池
仿真場景列表
一
燃料電池方向
固體氧化物傳熱傳質仿真分析
PEMFC 電池組模擬
反應濕度對PEMFC性能影響
PEMFC 水管理
PEMFC 電解仿真
二
電極仿真
三
動力電池單體電池方向
基于MSMD方法的電池單體熱仿真
電池單體倍率性能分析
電池單體熱失控仿真
電池針刺或內外部短路分析
四
動力電池電池包方向
基于Fluent/Icepak的電池包CHT傳熱分析
電池PACK散熱分析
基于MSMD方法的電池包整體熱仿真
行業應用方案 | 新能源電池
仿真場景列表
一
燃料電池方向
固體氧化物傳熱傳質仿真分析
PEMFC 電池組模擬
反應濕度對PEMFC性能影響
PEMFC 水管理
PEMFC 電解仿真
二
電極仿真
三
動力電池單體電池方向
基于MSMD方法的電池單體熱仿真
電池單體倍率性能分析
電池單體熱失控仿真
電池針刺或內外部短路分析
四
動力電池電池包方向
基于Fluent/Icepak的電池包CHT傳熱分析
電池PACK散熱分析
基于MSMD方法的電池包整體熱仿真
Ansys 行業應用方案 | 新能源電池
仿真場景列表
一
燃料電池方向
固體氧化物傳熱傳質仿真分析
PEMFC 電池組模擬
反應濕度對PEMFC性能影響
PEMFC 水管理
PEMFC 電解仿真
二
電極仿真
三
動力電池單體電池方向
基于MSMD方法的電池單體熱仿真
電池單體倍率性能分析
電池單體熱失控仿真
電池針刺或內外部短路分析
四
動力電池電池包方向
基于Fluent/Icepak的電池包CHT傳熱分析
電池PACK散熱分析
基于MSMD方法的電池包整體熱仿真
基于MSMD方法的電池包短路仿真
電池PACK串并聯特性分析
五
動力電池系統仿真方向
基于LTI-ROM降階模型的電池包熱仿真
基于SVD-ROM降階模型的電池包熱仿真
六
動力電池/電池包結構仿真
電池單體強度分析
電池單體跌落分析
電池PACK強度分析
電池PACK振動性能分析
電池PACK跌落性能分析
電池PACK振動疲勞分析
電池PACK擠壓仿真分析
電池PACK沖擊仿真分析
電池PACK碰撞仿真分析
電池PACK溫度沖擊仿真分析
Ansys新能源電池解決方案
Ansys新能源電池解決方案從電池工作的天然多物理場特性出發，分別從流體、電化學、傳熱、結構強度以及系統仿真角度來解決客戶的研發設計問題。
展開 Ansys電池生產制造工藝過程仿真解決方案
電池生產設備和仿真分析介紹
鋰電池結構
鋰電池生產制造過程
涂布設備總覽：電極工序
電極工序仿真分析難點及Ansys對應的方案
隔膜生產線：雙軸拉伸隔膜
隔膜工序生產難點及Ansys對應的解決方案
電極制造設備-Mixing
攪拌混合設備：固液兩相流
攪拌混合設備：行星式攪拌機
攪拌混合設備：行星式攪拌機overset meshing
電極制造設備-Coater
涂布機分類
槽模涂布機：模頭內部流動分析
非牛頓流體
槽模涂布機：模頭內部流動分析
槽模涂布機：出流部分
毛細數
涂布分析：涂布穩定區域分析
展開 Ansys在儲能行業應用
電芯及電極電化學仿真
設計中的難點
電池電化學對溫度的高敏感性
復雜的多孔電極結構
電芯老化及壽命預測
Ansys技術方案
詳細三維鋰電池電化學仿真
推薦Ansys模塊
Ansys fluent+ Optislang
模組及PACK熱管理
設計中的難點
電池性能對溫度的敏感性
電池溫度一致性
冷卻設計的有效性
熱失控及熱漫延
Ansys技術方案
電池CHT共軛傳熱仿真
電池電化學仿真
電池熱失控及熱漫延仿真
電池爆噴及燃燒仿真
電池降階技術
推薦Ansys模塊
Ansys fluent+ Optislang+HPC+Twin Builder
電池結構可靠性分析
設計中的難點
滿足國標要求
在受限空間內布置
振動/沖擊大形變仿真
疲勞及壽命仿真
結構優化
Ansys技術方案
電池剛度/強度仿真
電池振動/模態仿真
電池沖擊/跌落/針刺/擠壓/碰撞仿真
電池疲勞及壽命仿真
電池及附件結構優化
推薦Ansys模塊
Ansys Mechanical
展開 
COMSOL軟件資料
15.基于COMSOL的聲表面波標簽仿真
http://www.yanfabu.com/Wk_index_fileview_id_26143.html
以有限元法為基礎,利用有限元軟件COMSOL對聲表面波標簽進行仿真。聲表面波標簽的基片材料為鈮酸鋰壓電單晶,叉指換能器與反射柵采用金屬鋁電極。通過頻率特性仿真,提取了標簽的諧振頻率和反諧振頻率,分析了叉指換能器金屬電極對諧振頻率的影響,獲得了標簽的幅頻特性曲線。通過回波特性仿真,研究了不同反射柵編碼對應的回波脈沖,分析了反射柵金屬電極對回波脈沖的影響。
16.電阻層析成像系統全電極模型仿真研究.zip
http://www.yanfabu.com/Wk_index_fileview_id_32971.html
在電阻層析成像系統中，激勵模式和電極數目的設計直接影響到整個系統。為了提高重建圖像質量，更好地指導ERT系
統設計，對敏感場進行深入的分析是必要的。通過電磁場有限元仿真軟件COMSOL，構建ERT的電極模型，通過對空場和離散
介質場域的仿真研究，分析了各個因素對敏感場的影響，并對四種典型流型進行了圖像重建。仿真實驗表明，COMSOL圖像重建
效果滿意，為圖像重建的研究提供了新的思路。
17.基于COMSOL平臺的連續體結構拓撲優化方法研究.zip
http://www.yanfabu.com/Wk_index_fileview_id_33060.html
本文在收集國內外研究資料基礎之上,對拓撲優化的基礎理論和算法實現與應用兩方面都進行了一定程度的研究,并利用COMSOL結合MATLAB平臺,將這些算法實現.利用SORA (Sequential Optimization and Reliability Assessment)法解決了在可靠性約束下使用最少材料獲得柔度最小的結構的拓撲優化問題。
展開 復旦大學彭慧勝團隊新突破：鋰電池容量接近理論值
(a)-(d)常見鋰箔負極和鋰/碳管骨架復合電極鋰沉積的仿真電場模擬及示意圖，具有高比表面積的3D-CSC導電骨架能有效避免電勢集中，促進均勻沉積。(e)-(g)不同幾何結構碳納米管骨架在鋰金屬沉積量增大時的應力分析模擬。
在該體系中，取向碳納米管能形成高比表面積(424.2 m2/g)的導電網絡，在鋰金屬沉積/剝離過程中能有效分散實際電流密度，緩解鋰枝晶的生成，防止枝晶刺穿隔膜引起短路等安全問題。研究人員通過層層交錯組裝三維取向碳納米管骨架，得到初始厚度僅為1 μm左右的碳納米管骨架，可直接作為集流體進行電池組裝；其厚度隨著鋰金屬沉積量的增加而增大，始終保持電極整體處于較為穩定的狀態，緩解了鋰金屬負極因充放電過程中產生巨大體積變化導致SEI膜破裂加劇電解液副反應等問題；得益于該三維骨架輕質(~0.07 mg/cm2)的特點，在引入骨架解決鋰負極枝晶問題的同時，所得到的復合電極展現出3656 mAh/g的比容量，達到了鋰金屬理論容量的94.7%。將該復合鋰金屬負極構建鋰氧全電池表現出大幅提升的循環穩定性。
圖2. 交錯碳納米管復合鋰金屬負極(Li/3D-CSC)與其他應用于鋰氧電池中的負極性能對比(左)及與其他典型鋰電極的性能對比(右)。
該研究中提出的通過一維納米材料構筑層層交錯結構在結構化鋰負極及相關電池構建中具備普適性。未來研究課進一步優化鋰金屬骨架的幾何微結構、材料構成及設計界面，繼續提升鋰負極的穩定性和電化學性能，從而得到更高性能的鋰氧電池助力電動汽車等領域的發展。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814324?af=R
來源：學術幫
展開 使用 COMSOL 軟件模擬分析鉛酸蓄電池設計中的電流分布
本文選擇半電池作為示例，它由板柵、極耳和被電解質域包圍的多孔電極矩陣組成。仿真評估了半電池在 100 A 大電流放電下的性能。
半電池模型的幾何形狀。
一次電流分布 接口是“電池與燃料電池模塊”中的一組預定義的建模功能，可用于模擬半電池中的電流分布。在使用一次電流分布 接口進行建模時，影響電池性能的因素包括：
電解質和電極的電導率
電流密度
電池幾何結構
此例忽略了質量傳遞和電極動力學的貢獻。考慮到電池的電解質濃度足夠大，（在指定電流密度下）不會隨時間發生顯著變化，而且電荷轉移電阻的貢獻相比于電解質電阻較小，所以此接口是電池建模的明智選擇。如果一次電流分布 接口使用一組特定的電池材料和特定的化學物質，電池的幾何結構則成為電勢場的唯一決定因素。此外，此接口的底層物理場不包含非線性表達式，這意味著它不僅易于求解，而且可用于在創建復雜電池模型之前確定其近似值。
一次電流分布 接口定義了兩個因變量：
電解質電勢，此例將與電池板柵平行的外部邊界上的電解質電勢設為零
電極電勢，此例通過使用內部電極表面 節點找到電極電勢，借此設置一次電流條件
評估電池中的電勢和電流分布
分析結果顯示了在特定設計和操作條件下，鉛酸蓄電池的電勢和電流密度。我們繪制了電解質與多孔電極中的電勢，圖片表明，電池中最靠近極耳的區域的電位降最大。板柵與極耳的電勢結果圖顯示了極耳周圍的區域與較遠的角落之間的電勢差（0.15 V）。
電解質和多孔電極（左）以及板柵和極耳（右）中的電勢。
結果還顯示了電流密度分布。在這款設計中，電池中最活躍區域（最靠近極耳）的電流密度是電池對角的兩倍。
鉛酸蓄電池模型中的電流密度分布。
這些仿真結果與提高電池性能有什么關系呢？
展開 不懂電化學？COMSOL來幫你解決！
全局定義主要是提供電池完整的物理參數如標稱電壓、最小放電終止電壓、最大充電終止電壓、電池容量等，通過時間管理可設定仿真時間。
② 組件1的設置。組件1的設置包括定義、幾何、材料和電池接口，可按照提示逐一填寫。
③ 變化電流和恒定電流的設置。主要包括電流分布初始化和電流瞬態建立，其中電流分布初始化的計算與求解基于一次電流分布類型，確保求解過程簡單和仿真結果準確。而瞬態的建立與全局定義中的默認模型輸入類似，主要參數為電解質、電流密度1、電流密度2、多孔電極1、多孔電極2等。
④ 求解器的配置。主要分為編譯方程、因變量1的設置。恒定電流的求解相比變化電流不需要設置復雜的電解質濃度等，僅需設置鋰離子電池物理場的控制參數，以及對變化電流中的電池放電倍率的參數化掃描。結合前述的理論推導，應用 COMSOL建模并通過對編譯方程、恒定電流、變化電流及電流分布等參數的初始化及求解，得到一維模型。其中圖2(a)為電池的尺寸示意圖，可視為正極、負極和隔膜三部分；圖2(b)為電極電流密度分布規律，仿真的時間是8000s，右側的云圖表明紅色 之處的電極電流密度分布最大。
變化電流
鋰電池工作時鋰離子在電極之間傳輸，圖3(a)電解質鹽濃度在負極升高而在正極降低，仿真時間越長則電解質鹽濃度在負極越低，而在正極越高。
圖3(b)由于電池的電化學反應是由電解質材料與電極材料所決定的，當電池老化時其內部電化學反應減緩，鋰離子電池容量逐漸衰減且內部電阻增大。
展開 