颗粒随机填充混合物介电性能仿真的新方法

仿真技术在混合物料的介电性能研究中具有重要价值.针对当前研究中面临的仿真模型理想化、多组分物料模拟分析不足和物料加工过程中的动态模拟分析缺失等问题,采用COMSOL App开发器编制基于蒙托卡罗法的颗粒随机生成、投放程序,构建了基质颗粒的空间位置、体积在基体中随机分布的立方体多胞有限元模型,利用能量法和有限元法,分析了颗粒填充混合物的等效介电特性.通过对比研究验证模型的有效性,与传统模型相比,上述模型更符合颗粒在混合物中的真实状态,能获得与实测值更加接近的数值结果.研究可为三维情形下多组分混合物的介电性能模拟分析提供一个参考方法,为变温变频条件下混合物的传热传质过程模拟分析提供借鉴.     

圆柱形光子晶体微波反应腔的加热效率和均匀性研究

微波加热具有瞬时、可控、高效等优点,已被广泛应用于新材料制备、核工业、名贵药材干燥、化学反应催化、食品加热等方面。微波反应腔作为微波加热系统的关键设备,其更加合理的设计对提升微波加热的效率、均匀性、可控性都具有决定性意义。基于光子晶体对电磁波的布拉格散射特性,将微波波段的光子晶体引入到传统圆柱形微波反应腔中,设计了一款新型圆柱形光子晶体微波反应腔。在此基础上,仿真研究了光子晶体对加热效率和均匀性的影响规律。研究结果表明,相较传统圆柱形微波反应腔,圆柱形光子晶体微波反应腔具有更高的加热效率和均匀性。     

计算复杂场域静电场问题的多极理论

从分段圆弧边界、分片球面边界条件下静电场分析的多极理论通解出发,推导出复杂场域静电场边值问题的多极理论通解,和能用多极理论解析求解的边界形状参数及其使用规则,并通过两个实例计算验证其正确性。计算结果表明,多极理论的计算精度是相当高的。     

原子层沉积制备二氧化钛薄膜及其光催化性能研究

采用原子层沉积方法在K9玻璃上制备出TiO₂薄膜,利用XRD、SEM、AFM、分光光度计和紫外-可见光谱仪表征了不同沉积温度下薄膜的物相结构、光学性能和光催化性能。结果表明：25℃和120℃下制备的TiO₂薄膜为无定形态结构,210℃和300℃下可获得锐钛矿结构;随着沉积温度的升高,薄膜的晶粒尺寸变大,表面粗糙度增加,透射率降低,光催化性能增强;300℃下制备的TiO₂薄膜(2mm*2mm)经过12h的紫外可见光照射,甲基橙溶液的降解率可达47.16%,通过增加样品表面积可明显提高对甲基橙溶液的降解率。     

过渡区内喷泉流动的直接数值模拟与分析

对于具有中等数值的Fr和Re值的处于从层流向湍流过渡的过渡区内的喷泉流动而言,了解其流动机理,尤其是卷吸和湍流开始出现时的流动机理,将有助于我们掌握湍流在负浮力射流中的形成机制以及湍流与负浮力射流之间的相互作用.本文对处于过渡区内(1(Fr(10, 100(Re(1000)的负浮力射流进行了直接数值模拟.结果表明,当Re(200时,在上升流动与回落流动、回落流动与环境流体之间的交界面上均只有微弱的卷吸现象出现,甚至当Fr较大时(如Fr=8)也是如此.但当Re>200时,在上述交界面上不但出现了卷吸现象,并且其程度随Re的增大而增大,尤其在Re(400时,回落流动与环境流体之间的卷吸现象变得很强烈.这些结果表明卷吸的产生主要是由于Re的影响,而相比之下Fr对于卷吸的产生的影响就要小得多.结果还表明,由于卷吸的作用,喷泉的最大穿透高度即使在喷泉流动达到稳态时仍然有上下波动,其平均值在1相似文献   

用FDTD法分析对跖脊波导的带宽特性

提出用时域有限差分（FDTD）法分析对跖脊波导的主模单模带宽,并与相关文献报道的结果进行比较,计算结果表明：FDTD法具有较高的计算精度,可以很方便地用于波导传输特性分析。用FDTD法计算了脊位置、脊宽及脊高变化时对跖脊波导的主模单模带宽,给出了主模单模带宽分别在脊位置变化、脊宽变化及脊高变化时的变化规律,为对跖脊波导的设计和工程应用提供参考数据。     

颗粒填充二元复合材料等效介电特性的修正通用有效介质计算公式

介电特性在复合材料的电磁效应研究和材料设计中具有重要的作用。本工作在研究传统通用有效介质(GEM,General Effective Medium)公式的局限性基础上,提出了用于预测和计算颗粒填充二元复合材料等效介电特性的修正通用有效介质(MGEM,Modified General Effective Medium)公式。运用MC-FEM(Monte Carlo-Finite Element Method)方法分析计算各种参数条件下颗粒随机填充二元复合材料的等效介电特性,并与MGEM公式计算结果进行比较,验证MGEM公式的正确性和有效性。此外,还将MGEM的预测结果与部分经典理论公式的计算结果、部分文献报道的实验测量数据进行了比较。研究表明,在不同介电常数比(1/50~50)和不同体积分数(0~1)的情况下,MGEM公式预测结果与MC-FEM模型结果完全吻合,与实验测量结果基本一致,为颗粒填充二元复合材料等效介电性能分析提供了一种具有较高计算精度的理论计算方法。     

腔体内壁脊形凹槽对微波反应器加热效率及均匀性的影响

提出在微波反应器腔体内壁设置脊形凹槽的优化策略,研究在保证加热效率的前提下提升微波加热的均匀性。利用有限元法仿真研究不同凹槽结构参数对微波反应器加热效率和均匀性的影响。研究结果表明:脊型凹槽结构能有效提升微波反应器的加热效率和加热均匀性。优化后微波反应器的加热效率达到98.75%,与微波腔壁光滑时相比,均匀性最大提升幅度达到58.54%。     

圆柱形微波加热器加热效率及均匀性仿真分析

提出了一种内筒为曲面的新型圆柱形微波加热器。利用电磁仿真软件HFSS实体建模,通过数值模拟仿真获得一系列反射功率最小、可用于微波反应腔加热效率及均匀性优化的理论依据;以此为基础,选取优化后的曲面内筒和光滑内筒两种圆柱形微波加热器进行模拟仿真。结果表明新型曲面内筒相对光滑内筒能够提升均匀性,消除微波盲区,且加热效率提升最高可达15．8％。     

谐振腔本征值问题的多极理论分析

本文给出用多极理论分析谐振腔本征值问题,以及用多极理论分析谐振腔本征值问题的使用规则。通过数学分析,导出用多极理论分析谐振腔本征值问题的计算公式。实例计算结果表明：用多极理论分析谐振腔本征值问题不仅具有较高的计算精度,而且可方便地应用电磁工程问题的设计与计算,是一种有效的谐振腔本征值问题分析方法。