坡印亭矢量与电磁能量传输

文章从坡印亭定理阐述了电磁场能量的传输及能量损耗的理论解释。     

微波加热Fe3O4过程中电磁场变化数值模拟

采用FDTD方法,利用C语言编写电磁场和温度场耦合程序,对微波单模腔中加热的Fe3O4的电磁场、温度场的变化进行数值模拟.结果显示,在Fe3O4微波加热过程中,电场强度逐渐藏小,而磁场强度逐渐增大;磁损耗功率远大于电损耗功率,因此总的损耗功率和磁损耗功率随时间的变化趋势一致,说明在Fe3O4微波加热过程中磁损耗起主要作用;而Fe3O4微波加热升温的模拟值与实验值的变化趋势相符.     

郑州工程学院;华北水利水电学院;信息工程大学理学院

摘要：文章从坡印亭定理阐述了电磁场能量的传输及能量损耗的理论解释。 关键词：坡印亭矢量；功率；传输；能量     

推进剂粉尘点火测试系统设计

针对传统的粉尘爆炸测试装置结构复杂且能量损耗较高的问题,以哈特曼管为粉尘爆炸容器,采用＂高压击穿、低压续弧＂原理,增设了精确控制与测量装置,进行了推进剂粉尘点火系统的改进和设计.实验结果表明,改进后的测试系统能够有效的测量混合体系粉尘爆炸的最小点火能,测量精度达到mJ量级,提高了点火能量的利用率和精确度.     

自组织异构网络中的资源优化配置

针对自组织异构网络中的资源优化问题,考虑网络能量效率和网络连接稳定性,提出了一种资源配置方案.该方案分为3步,首先能感知周围环境获取信道资源,并将信道纳入可用信道频谱池;其次通过基于莫尔斯势能的用户选择机制,保证网络连接的稳定性,同时降低数据传输功率损耗;最后在前2步的基础上,以提高网络能量效率为目标为用户分配功率.选择过程中按照莫尔斯势能值对用户进行排序,优先选取具有较低势能值的用户提供服务,而功率配置过程由障碍法完成.结果表明,所提出的方案能节省数据传输功率损耗,保证网络连接的稳定性,并优化能量效率.     

梁-板连接结构耦合损耗因子的新解法

对垂直固支的梁板耦合结构的振动能量传输进行理论分析研究 ,推导出耦合损耗因子的解析解 .利用模态法对两子系统的振动能量和功率流进行分析 ,最终得出统计能量分析方法中非常重要的耦合损耗因子的解法 ,并与实验结果以及传统计算结果进行比较 .利用本方法计算的结果与实验结果十分接近 ,说明它在统计能量分析的应用领域有着重要的实用价值     

能量速度与相速之间关系的讨论

Brillouin于1932年引出了能量传输速度的概念。1947年Rytov在波包群速度概念的基础上，证明了在无吸收介质中群速度与能量传播速度之间的关系。本文对能量传播速度公式中的平均能量密度及能量平均通量密度用瞬时物理量来代替，从而把能量速度的概念推广到包括静电磁场在内的普遍情况。另一方面，考虑到电场和磁场是电磁张量的不同分量，认为存在这样一种坐标变换：即原坐标系中有能量速度，而在新坐标系中无能量速度。本文具体地找到了这样一种变换，且证明了在无吸收介质中上述新旧两个坐标系之间的相对速度就是能量速度。由能量速度与相速之间的关系说明了能量速度是区别于相速、群速的更一般的物理概念。对于它的深入研究有助于了解各种复杂电磁场问题中能量的传输机理。     

电磁场能量动量张量的双矢势对偶理论

在考虑有磁荷存在的情况下，引入了电磁场双四维势的描述方法。给出了场强与双四维势的关系，并且从Euler—Lagrange方程出发，推导出了具有电磁对偶对称性的Maxwell方程；讨论了具有对偶对称性的电磁场能量动量密度张量以及它们的特性；最后，证明了有磁源存在情况下电磁场的能量和动量守恒定律。     

功率整流器的功率因数控制

对于交—直—交变频调速系统,在满足用电设备在动态过程中的电气要求的前提下,如何保证电源质量,并使线路的能量损耗最小,功率因数达到最高,是目前大中功率电气控制系统中必须解决的问题.本文从系统的设计和电气传输理论详细分析了能量最优的控制方法和实现技术,并给出了实时仿真结果.     

大规模天线下能量广播方法

为了提高大规模天线能量广播系统的平均用户能量收获效用,在采用最大比传输预编码下,利用大规模天线的性质推导了单能量源场景的最优功率分配方案,利用小区间干扰提出了多能量源协作传输方法,并给出了协作能量传输的最优功率分配方案.仿真结果表明,在单能量源中,所提功率分配方案的性能好于等功率分配方案的性能,协作能量传输方案的性能优于非协作能量传输方案的性能.     

CFD modeling to study the effect of particle size on dispersion in 20l explosion chamber: An overview

Mine disasters occur predominantly due to methane or coal dust explosion or a combination of both.Among the top ten worst coal mine disasters in India, nine are due to coal dust explosion. The current paper describes a general overview of the parameters causing dispersion leading to coal dust explosion,and computational fluid dynamics(CFD) simulation study to observe the effects of particle size on dispersion in Indian coal mines. Turbulent kinetic energy(TKE) and velocity vector path of dust-air mixture and dust-free air were simulated to understand their effects on coal dust dispersion. The TKE contours and velocity vector paths for dust-free air were uniform and symmetrical due to resistance-free path available. The TKE contours and velocity vector paths for dust-air mixture shows the asymmetrical distribution of contours, due to entrainment of air with dust particles. Vortices were observed in velocity vector paths which gradually diminish on increment of time sequence. These vortices are dead centres where velocity and coal dust particles concentration are both zero.     

煤粉—惰性介质混合体系爆炸特性实验研究

为深入认识煤粉—惰性介质混合体系爆炸行为,在Siwek 20 L球形爆炸测试系统内研究了煤粉—惰性介质混合体系的爆炸威力(最大爆炸压力、最大升压速率、燃烧持续时间)、敏感度(爆炸上、下限)和惰性介质的抑爆效力,并重点考察了点火能量、煤粉热值、惰性介质组分、煤粉浓度、煤/惰性介质混合比等因素的影响。结果表明,添加惰性介质能显著降低煤粉爆炸威力,其抑爆效力随点火能量增加而下降,并由此建议采用5～10 kJ点火能量考察惰化效应;煤粉热值增加可显著提高混合体系的爆炸威力;就惰化效应而言,湿分的抑爆效力优于磷酸二氢铵和碳酸钙,而磷酸二氢铵的抑爆效力又优于碳酸钙,其中煤粉完全惰化所需惰化剂量与煤尘浓度密切相关,在200～400 g/m3处有最大值,为"最危险浓度";增加惰性介质添加量可降低爆炸上限,提高爆炸下限,有效压缩煤粉尘可爆浓度范围。研究结果对深入理解粉尘爆炸规律、优化惰化标准,完善测试方法有参考价值。     

基于余弦高斯核函数的非局部均值煤尘图像去噪

煤尘是引发煤矿事故的主要诱因,煤尘颗粒的分类测量对煤尘浓度的在线检测至关重要。近几年,颗粒图像分析处理技术的应用越来越广泛,但是煤矿井下环境复杂,煤尘图像在采集和传输的过程中,不可避免的会受到噪声的干扰,对后续的颗粒检测产生影响。因此,煤尘颗粒图像的去噪处理就显得十分重要。非局部均值去噪算法(Non-Local Means,NLM)在图像去噪方面效果显著,但是对于经典NLM,使用指数函数作为核函数会造成图像细节的缺失。为了改进这一缺陷,本文采用余弦加权的高斯核函数对传统的非局部均值算法进行改进,能够更好的保留去噪后图像的细节。通过实验结果表明,该算法的去噪性能明显优于经典NLM算法,能更好地保留煤尘图像中的细节信息。     

Dust dispersion and management in underground mining faces

Presence of fine dust in air causes serious health hazard for mine operators resulting in such serious problems as coal workers’ pneumoconiosis and silicosis. Major sources of dust appear of course along the mining face where the minerals are extracted. Proper control and management are required to ensure safe working environment in the mine. Here, we utilize the computational fluid dynamic (CFD) approach to evaluate various methods used for mitigating dust dispersion from the mining face and for ensuring safe level of dust concentration in the mine tunnel for safety of the operators. The methods used include: application of blowing and exhaust fans, application of brattice and combination of both. The results suggest that among the examined methods, implementation of appropriately located brattice to direct the flow from the main shaft to the mining face is the most effective method to direct dust particles away from the mining face.     

地空时间域电磁系统在陕西神木地区煤矿采空区勘查中的应用

为实现陕西神木地区哈拉沟煤矿周边小煤矿采空区的精确定位,采用地空时间域电磁系统在哈拉沟煤矿三盘区附近原小煤矿可能开采范围开展勘查工作。利用电源车集成的大功率地面发射系统,搭配基于旋翼无人机的单分量地空电磁信号接收系统,共采集23条测线的电磁数据。经数据处理后,得到勘查区内地下视电阻率与视深度的高分辨率成像剖面,结合已知钻孔资料综合分析,推测勘查区对应地下煤层位置的低阻带是由煤层积水采空区造成,据此共圈定了8处疑似积水采空区,其中5处为相对低阻异常区域,分布于勘查区中南部、中部以及东北部区域。本次探测工作验证了地空时间域电磁系统在煤矿采空区勘查中的有效性,能够为工作面合理布置和采空区治理等提供可靠的地质信息。     

梯形隧道中电磁波的传播特性

梯形巷道是煤矿井下常见的一种巷道，用解析法求解梯形隧道中的Maxwel方程存在很大困难，应用有限元方法研究了梯形隧道中的波导场问题，并以微扰法为基础推导了波模衰减率的计算公式，编制了计算程序，根据计算结果，随工作频率的增加，衰减率减小，随隧道壁电导率的增加，衰减率减小，在工作频率f=500-1000MHz时，梯形隧道中主次波模的衰减率很小，结合实际情况，采用900MHz作为井下移动通信的工作频率是比较理想的。     

煤散料抑尘剂低温易溶性及应用研究

采用高温热处理方法对淀粉进行热法非晶化改性,考察了热处理温度、时间、体系水分对非晶化改性玉米淀粉冷水溶解度和黏度的影响,利用X射线衍射和偏光显微镜检测了热处理后淀粉的晶体结构、偏光形貌.结果表明:热处理后的淀粉颗粒形貌和晶体结构均发生显著非晶化变化,其冷水溶解度显著提高,溶液的黏度稳定性得到改善,淀粉最优冷水溶解度的热处理条件为:加热温度为220℃,加热时间为4h,体系水分为12.4%.对运煤列车喷洒淀粉基抑尘剂后,运煤列车通过隧道时隧道内煤粉尘的质量浓度由256.4mg/m3降低到30.5mg/m3,喷洒淀粉基抑尘剂对煤质无影响.     

华亭煤田冲击地压定向解危技术

针对华亭煤田各煤矿冲击地压显现时底板鼓起严重的现象,采用横向(巷道横截面)卸压和纵向(沿巷道走向)卸压相结合的方式来消除冲击危险.在巷道两脚布置钻孔,水平应力在钻孔上分解后形成的静摩擦力会挤压底板使之向下运动,并通过两侧钻孔卸压爆破形成底板裂隙区来隔断底板深部传来的应力;同时在巷道中每隔一段距离设置一个破碎带,破碎带起到"弹簧体"的作用,吸收沿巷道走向方向水平应力所带来的能量.研究表明,经计算定向解危方法吸收能量(10~8J)远大于微震系统已经测得的矿区冲击危险源产生的能量级别(10~6J),对底板型的冲击地压现象能够起到很好的防治作用.现场实施情况良好,有效减轻了煤矿巷道底板鼓起的现象.     

Electromagnetic environments in roadways of underground coal mines and a novel testing method

The electromagnetic environment of laneways in underground coal mines is an important area for the design of new electronic products,as well as a fundamental space for mine monitoring,surveillance,communications and control systems.An investigation of electromagnetic interference in coal mines is essential for the enhancement of performances of these systems.In this study,a new field method is provided in which radiated emission tests in coal mine laneways have been carried out.We conclude that:1) the wiring motor vehicles can radiate interference with a bandwidth up to 1 GHz and with an amplitude 10 dBμV/m higher than the background noise;2) the PHS (Personal Handy phone System) mobile communication system can cause interference 40 dBμV/m higher than the background noise;3) an interference 25 dBμV/m higher than the background noise can be generated during the communication at a working bandwidth of 48.8 MHz;and 4) power cables,battery vehicles as well as mechanical and electrical dong rooms have little effect on the electromagnetic radiation environment in coal mine tunnels.     

节能降耗目标下的发电权交易研究

结合国家实施的电力节能减排政策,提出节能降耗目标下的发电权交易模型,以节煤量最优的发电权交易模型为基础,将发电权交易引起的增量网损分摊到发电权购买方并折算为煤耗量;运用粒子群求得节能量最优解,兼顾发电权交易双方的社会效益进行交易.以IEEE14节点网络系统为例进行分析,结果表明该模型在实现节能量最优的基础上,实现交易双方利益的最优,对指导我国中长期节能降耗目标下的发电权交易实施具有重要意义.