化学反应对微波非线性响应的实验研究和数值模拟

本文通过实验观测化学反应对微波反射的非线性变化，探讨了运用时域有限差分法模拟计算微波化学反应的方法，并给出计算实例。拓宽了时域有限差分法的应用领域，也为今后微波化学的工业应用提供基础。     

用于回流化学反应的微波加热装置的改进

对普通微波炉改进成用于回流化学反应的微波加热装置所用含有玻璃管的截止波导进行了理论分析、设计计算和实验测量。     

矩形波导谐振腔微波化学反应器的研究

改变矩形波导谐振腔微波化学反应器的结构尺寸如:耦合膜片的形状、尺寸,反应管的直径、管壁厚度、材料和位置,利用HFSS软件计算不同结构尺寸反应器的S参数,仿真的最优结果与实验结果一致,得到了最优结构尺寸的反应器.反应管和短路活塞位置会影响反应器内的电磁场分布,因而直接影响微波化学反应器的工作.在反应管位置z₀为106mm,短路活塞位置L₀为146mm的最优结构尺寸反应器中,反应管以及内部的甲烷气体处在电场最强的位置且场分布均匀,这有利于甲烷得到足够的能量产生放电.仿真结果和我们的实验结果符合较好.     

非线性光学共轭补偿的数值模拟

提出了一种成像取样加阈值共轭的闭环补偿方案,并进行了室内模拟湍流和室外500 m实际大气的补偿实验,结果表明成像取样加阈值共轭的闭环补偿方案是可行的.在有取样小孔时,补偿效果明显比没有取样小孔时更加稳定,能量集中度也更高. 本文采用相屏法进行数值模拟计算,计算结果得到:光束经1000 m传输进入相位共轭镜,相位共轭光束沿原路返回,计算在500 m处相位共轭光束受不同大气湍流强度的影响.弱湍流的条件下,在屏上观测到很好的光束质量,其能量集中度得到明显提高;当强湍流时,由于受到湍流的影响,使得进入相位共轭的光束具有若干个强度不等的光斑;没有取样小孔和无阈值共轭时,在屏上可观测到改善后的相位共轭光束仍具有若干个光斑;在有取样小孔和阈值共轭时,随着阈值的增加,虽然光束的总能量减少,但可以得到一个分布均匀的光斑,光束质量得到很好的改善,此光束可再经放大器放大,大大提高光束的能量集中度.(OB12)     

微波加热含水稠油的实验和模拟研究

微波加热过程中，加热腔内部的温度分布对研究微波加热稠油引发的含水稠油的流变性和含水率的变化有着重要的意义，本文通过用FDTD方法求解Maxwell方程和用有限差分法求解传热方程，得到了微波加热腔内部的温度分布，为研究稠油的微波加热脱水提供了理论依据。     

温变参数材料微波加热的数值模拟

针对一般材料的介电参数等温度的函数，本文提出了一个微波加热分析的非线性模型。该模型基于交替迭代法求解描述加热过程的非线性耦合电磁学，热学微分方程组，通过若干数值分析的实例，说明了该方法可作为微波加热精确分析的一个有效方法。     

微波与化学反应相互作用中的关键问题讨论

微波作为一种高效的加热方法已经在化工各个领域内广泛应用,但是微波和化学反应的相互作用机理还没有真正被认识,这严重制约了高功率微波在化学工业上的进一步应用.从微波与化学反应相互作用的几个关键问题:化学反应的复等效介电系数,微波加热化学反应的数值模拟以及微波非热效应等方面进行了研究和讨论.这些工作将对相关机理研究提供帮助,并有助于从根本上解决目前微波化工应用中亟待解决的难题.     

中低纬等离子体泡的非线性数值模拟

在一维密度扰动的假定下,考虑不同的初始背景电场条件,对太阳高年的春季期间的赤道以及中低纬地区电离层F区的等离子体不稳定性进行了非线性数值模拟研究。结果表明:在没有背景电场作用时,只有磁赤道地区的密度扰动能发展成等离子体泡,并上升到F层峰以上;中低纬地区的密度扰动需要在背景电场的作用下才能进一步发展成等离子体泡;随着纬度增大,等离子体不稳定性发展所需要的背景电场越强,这意味着导致磁赤道和中低纬地区的等离子体泡形成的等离子体不稳定性不同。     

微波脉冲窄缝耦合的数值模拟方法

本文应用一种近似方法，结合时域有限差分法，模拟了微波脉冲与腔体上有限厚度孔缝的线性耦合过程，给出了耦合场对入射波载频、入射场偏振方向、腔体壁电导率以及孔缝尺寸的依赖关系，得出了微波脉冲与孔缝耦合的共振效应和增强效应等规律。     

微波非线性电路稳态响应分析的理论与算法

本文建立了适于非线性微波电路ＣＡＡ与ＣＡＤ的谐波平衡算法，通过增广谐波平衡方程，微分线性化网络，非线性伴随网络等概念的引入，使得谐波平衡方程的求解和电路灵敏度的计算简捷，高效，概念清晰，且易于和已有的线性微波电路频域分析软件结合。提出了多级网络分析的松驰谐波平衡法，使得在一般的微机上可进行中等以下规模非线性微波电路的分析与设计。     

用于回流化学反应的微波加热装置的改进

对普通微波炉改装成用于回流化学反应的微波加热装置所用含有玻璃管的截止波导进行了理论分析、设计计算和实验测量。     

微波在白血病无损探测中的数值模拟研究

已有研究结果表明,癌变骨髓与正常骨髓介电特性存在明显差异,利用微波对白血病进行无损探测及治疗过程的监测是完全可行的。本文在建立柱坐标系下人体小腿上部微波散射特性的分析模型基础上,具体计算了多种频率下人体小腿上部的微波散射特性及与白血病病变程度的关系,探讨了探测源的最佳工作频率及其最佳位置、接收传感器的最佳位置等问题。该技术可应用于白血病的无损探测及治疗过程的监测中,而微波散射特性的分析有助于解决微波成像的实时性难题。     

微波脉冲与带缝非金属腔耦合的数值模拟研究

应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算了微波脉冲与带缝非金属腔体的线性耦合过程.在正弦波凋制的高斯脉冲源激励下,分析了耦合场在腔体内的分布情况,总结了相对介电常数、腔壁厚度、孔缝尺寸等因数对耦合特性影响的基本规律.结果表明:在入射电场方向腔体中心轴线上的耦合场基本保持不变,垂直于入射电场截面上耦合场关于截画中心点呈对称分布;耦合进腔体的能量随厚度的增加和介电常数的增大而减小,但介电常数的影响更加明显,且随孔缝面积的增大而增大,面积一定时,随纵横比的增大而增大;孔缝中心处的电场耦合系数峰值随介电常数的增大呈近似线性下降,而腔体中心处呈振荡减小,在相对介电常数为6左右电场时域峰值达到最大;腔体内耦合磁场的变化规律与电场的类似.     

一种微波化学加热装置的设计与实验测试

叙述了两个普通中低功率磁控管实现大功率合成、可温度控制的大容积微波化学加热装置。实验测试表明:其微波泄漏低于0.5 mW/cm2,谐振腔内主工作区加热较均匀,两个磁控管功率合成效率较高,温控误差不大于±1℃。     

统一的微波线性与非线性电路的分层求解法

叙述了统一的微波线性与非线性电路的分层求解法，讨论了适合于分层法的一种新型的块ＬＵ分解法，这种方法可以使运算速度成倍提高，并且可以用于任意拓扑结构的线性与非线性电路。     

用改进的非线性电流源法分析微波振荡器的稳态响应

本文提出用改进的非线性电流源法和振荡器的振荡条件相结合,进行微波FET振荡器非线性分析的方法.非线性电流源法已经被证明为分析微波振荡器的一种行之有效的方法.但是,当电路中含有多维非线性元件时(例如FET中的I_(d5)(V_(g5),V_(d5)),以往的非线性电流源法就显得无能为力.在此,我们将对非线性电流源法进行改进,并将它运用到微波FET振荡器的非线性分析中.改进的非线性电流源法能够有效地处理含有多维非线性元件电路的分析问题,从而大大提高了非线性电流源法的分析能力和实用性,扩大了其应用范围.     

适用于化学合成的微波炉的改造与性能测定

普通微波炉已不适用于微波化学的进一步研究需要。在微波炉腔上下壁打孔．并装上一段截止波导及扼流装置，可便于安装冷凝回流管及搅拌器等．使微波炉改造为适用于化学合成。其微波泄漏可低于1mW／cm2。在炉腔内装入250ml以上极性溶剂可满足微波炉磁控管正常工作需要，而非极性溶剂则难以满足。本文也给出微波化学合成的一些初步结果，显示微波对加速化学合成的巨大潜力。     

微波混频器频域全非线性分析法

本文首先建立了微波混频器件的频域计算模型,以及相应的频域谱平衡迭代算法,然后对多频信号激励下的微波混频器进行了分析,以此研究了混频器的频率变换特性。