微波加热陶瓷动态过程的数值模拟

本文结合中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷开放实验室研制成功的小功率微波烧结陶瓷的实验装置,对微渡加热陶瓷棒的动态过程进行了数值模拟,建立起一个变物性,变内热源的二维传热数学模型,并对模型进行了求解计算。计算结果和实测数据基本吻合。利用本模型可求出不同物性参数和尺寸的陶瓷材料在不同微波加热功率下的升温速率和温度场的变化,为控制微波烧结陶瓷的温度及热应力提供了理论参数。     

微波加热在冶金中的应用进展

微波在冶金行业中的应用越来越广泛,本文对微波能量、加热特点及在冶金工业应用中几个方面的研究成果和进展作了简要综述.     

RBF神经元网络的工业建模探讨

基于石墨化炉况的大量研究,提出采用径向基函数网络建立石墨化炉过程模型,以期实现精确控制.该模型计算机仿真结果非常理想,其拟和精度很高.     

岩滩水库泥沙淤积计算数学模型

河流上修建水库后,由于水位抬高,流速减小,来自上游的泥沙在库区大量落淤,直接威胁着水库的使用寿命和大坝安全.采用一维恒定非均匀不平衡输沙数学模型,计算了红水河上岩滩水库1994-1999年的冲淤过程,得到了河床纵剖面淤积形态、干流累积淤积量等结果,并与实测资料进行比较.对比分析表明,在模型参数按常规经验取值条件下,计算的库区淤积量远小于实测值.然后分析干密度、水流挟沙力参数、恢复饱和系数等参数调整对模型计算结果的影响,结合库区实际来沙及淤积情况调整了这些关键参数的取值,使得库区泥沙淤积计算结果与实测值较为接近.     

基于思维进化算法的工业过程粗糙建模及应用

在工业过程建模中,传统的建模方法依赖数学模型.当实际系统模型难于用解析式精确表达时,智能建模成为研究热点之一.对具有非线性、时变性、不精确性等复杂系统,智能建模弥补了机理建模、辨识建模等方法的不足,能够避开数学表达式模型.模糊建模的隶属函数不容易得到,而粗糙集能直接从数据库中提取规则,不需要任何先验知识.但粗糙集不能处理连续属性,需要将属性离散化.对水泥回转窑控制系统进行建模,首先应用思维进化算法对决策表中的连续属性进行离散化,然后利用粗糙集理论化简决策表,提取最优的决策规则,最后分析决策规则,得出结论,说明该建模方法的可行性,且由此建模方法得到的决策规则覆盖度较高.     

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.     

微波加热含碳Fe2O3升温过程数值模拟

以含活性炭的Fe₂O₃粉末为研究对象,在氩气保护下对其进行微波还原焙烧实验.研究了Fe₂O₃还原焙烧的升温特性,同时对含碳Fe₂O₃试样在微波场中升温过程进行数值模拟.基于微波加热的特点及加热过程建立数学模型,确定了模拟计算所需的边界条件,利用C语言编程,实现了微波加热含碳Fe₂O₃的数值模拟过程;同时,根据能量守恒关系计算出微波耗散功率与物料升温的关系,模拟出含碳Fe₂O₃粉末的微波加热升温曲线,与实验所测的微波加热升温曲线拟合较好,为研究物料在微波场中的升温过程提供了理论依据.     

微波加热与传统加热下混凝土的热力学响应

传统混凝土破碎技术存在粗骨料损伤大、机械磨损严重和能耗高等弊端,这些问题可以通过在破碎前对混凝土进行微波处理来解决。为了评价微波处理技术的工业适用性,通过不同功率微波对混凝土试件进行加热,并与传统加热方式相比较,研究混凝土的加热效率和宏观裂纹扩展规律,而后进行单轴抗压强度试验,得到混凝土在不同热处理条件下的强度弱化规律。结果表明：与传统加热方式相比,微波加热技术能有效促进混凝土内部和表面裂纹扩展,削弱混凝土的强度,并且高功率微波下效率更高,能量消耗更少。此外,微波加热时未完全烘干的混凝土容易出现低温爆裂现象,爆裂时间与功率水平呈负幂函数关系,与烘干时间呈正幂函数关系。     

基于UML活动图的动态工作流过程建模的研究

在形式语义的支持下,提出了一种适合动态工作流过程建模的方法.该方法在扩展UML活动图的基础上给出了一种建模机制,利用扩展的UML活动图来对动态工作流的过程进行建模.最后,将该方法用于一个汽车企业产品研发的过程建模实例,且建模结果证明该方法是适合的.说明了基于扩展的UML活动图的工作流过程建模方法对动态工作流过程建模的有效性.     

水合物加热开采时土体变形数值分析

天然气水合物是未来的一种新型能源,但水合物的分解可能使地表产生较大的变形,从而影响到开采平台及地面建筑的稳定性,甚至带来环境灾害.基此,文章利用有限元法对水合物的加热开采过程进行了热力耦合分析,得到了水合物开采过程中土体的变形规律.计算结果表明：水合物加热开采时,土体变形量随着分解半径的增大而非线性增加;当水合物分解半径为40m时,地表最大沉降迭0.38m,最大水平位移为0.12m.     

单裂隙介质中核素迁移模型的解析解及其应用

为了解核素在裂隙介质中的迁移规律,应用双重介质理论,分别建立描述核素在裂隙域和基质域中迁移的基本微分方程,通过二者在裂隙域与基质域交接处流量和溶质的连续性,利用拉普拉斯变换推导出描述单裂隙中一端具有指数衰减注入源的解析解.以Th-229、Cs-135及Se-79为研究对象,利用该解析解预测了这些核素的相对浓度在裂隙域与基质域中随时间和空间的变化结果,模拟结果表明,该解析解可应用于裂隙介质中的核素迁移、地下水污染等研究.     

钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析

针对钢板的感应加热弯板成形问题,利用ANSYS软件的物理环境法建立了钢板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合分析的数值模型。为了实现移动加热的模拟,采用节点约束方程解决了钢板、感应器和空气间隙组成的求解域的多场耦合问题,数值计算结果与实验数据吻合,验证了数值模型的正确性。然后,对钢板感应加热过程进行了数值分析,得出结论:感应加热过程中,涡流集中分布于感应器前端的钢板金属,有利于钢板快速升温,并迅速进入准稳态加热状态;在加热结束时,磁通密度外扩形成感应加热过程所特有的端部效应,从而影响钢板端部的温度分布及最终的板边变形。     

Analytical solution and experimental verification for pulsed laser heating process with convective boundary condition

Duetothecomplexityandthetransientfeatureoflaserprocessingprocess,realtimequalitycontrolviaexactmodellingandmulti-fieldcouplinganalysisbecomeaNomenclatured,absorptioncoefficient1/m;a,thermaldiffusivitym2/s;Cp,specificheatJ/kgK;r,densitykg/m3;k,thermalconductivityW/mK;I0,laserpeakpowerdensityW/m2;rf,reflectioncoefficient;h,convectivecoefficientW/m2K;Bi,Biotnumber,namelyhkd;s,Laplacevariable;T1,ambienttemperatureK;T0,initialmaterialtemperatureK;Te,materialtemperatureattimetK;m,dynamicviscos…     

Growth of ZnO sub-millimeter crystals by microwave heating

ZnO sub-millimeter crystals were synthesized by microwave heating from ZnO powders without any catalyst or transport agent. Zinc oxide raw materials were evaporated from the high-temperature zone in an enclosure and crystals were grown on the self-source substrate. The thermodynamics analysis method was used to estimate the partial pressure of gases in the chamber, which shows that the pressure of ZnO could be neglected entirely in the range of experiment temperature. The kinetics analysis was employed to estimate the growth rate in different conditions, which shows a remarkable temperature gradient and a high system temperature would enhance the growth rate. Optics photos reveal that these products are hexagon crystals with 0.2–0.3 mm in diameter and 0.5–1 mm in length. A vapor-solid mechanism is proposed to explain the growth process of ZnO crystals. The temperature distribution in microwave oven is mainly determined by properties of electric field and it is different from that of a conventional method.     

微波除冰方法研究

为解决我国北方寒冷地区冬季道路积冰不易清除的问题，提出了应用微波加热清除道路积冰的设想。通过实验证实了冰不易吸收微波，而路面材料能够吸收大量微波。因此，微波能够透过冰层加热路面，使贴近路面的冰层融化，消除冰层与路面之间的结合力，然后就可以很容易地利用除冰机械对其清除，这样，就消除了纯机械除冰的弊病。     

微波加热快速测定高锰酸盐指数

利用微波加热方法测定了不同水样中的高锰酸盐指数,讨论了微波功率、时间、酸度等条件对分析结果的影响,并与标准方法相对照,用ｔ － 检验法及 Ｆ－ 检验法检验,均没有明显差异．     

微波除冰方法研究

为解决我国北方寒冷地区冬季道路积冰不易清除的问题,提出了应用微波加热清除道路积冰的设想.通过实验证实了冰不易吸收微波,而路面材料能够吸收大量微波.因此,微波能够透过冰层加热路面,使贴近路面的冰层融化,消除冰层与路面之间的结合力,然后就可以很容易地利用除冰机械对其清除,这样,就消除了纯机械除冰的弊病.     

Direct reduction of carburized pre-reduced pellets by microwave heating简

A new iron-making process using carburized pre-reduced iron ore pellets and microwave heating is investigated. The pre-reduced pellets, with a porous structure, and fine particles are carburized homogeneously at 400-650 ℃ in a CO atmosphere. The carburized carbon not only acts reaction as a reduction agent, but also absorbs microwave in the reduction process. Hence, the carburized pre-reduced pellets can be rapidly reduced by microwave heating. There are three procedures involved in the process, namely, gas-based pre-reduction, low-temperatttre carburization and deep reduction by microwave heating. Carburized pre-reduced iron ore pellets show a rapid temperature rise that is twice as fast as the results for pre-reduced pellets in the laboratory. This not only improves the efficiency of the microwave heating, but also accelerates the reduction of iron oxides. The temperature of the pre-reduced pellets rises to 1050 ℃ in 45 min when the carburization rate is 2.02%, and the metallization rate and compressive strength reach 94.24% and 1725 N/pellet, respectively.     

丙烯酸类树脂的静态吸湿和动态吸湿过程

基于吸附动力学模型,以丙烯酸类树脂为研究对象进行吸附动力学分析。吸附动力学数据的拟合结果显示:无论静态吸湿还是动态吸湿,丙烯酸类树脂的吸湿均遵循准二级吸附动力学模型,即影响吸湿率的主要因素为湿度和树脂自身的吸附性能。静态吸湿平衡实验表明:在封闭空间内丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酰胺三元共聚物P(AA-MA-AM)的饱和吸湿率最高达0.049 g/g;其静态吸附速率按快慢顺序排列为:聚丙烯酰胺(PAM),丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物P(AA-MA),丙烯酸-丙烯酰胺共聚物P(AA-AM),P(AA-MA-AM),聚丙烯酸钠(PAA)。动态吸湿平衡实验表明:开放空间中P(AA-AM)吸湿性能最佳,其饱和吸湿率达0.92 g/g;其动态吸附速率按快慢顺序排列为:PAM,P(AA-AM),P(AA-MA),P(AA-MA-AM),PAA。再生试验表明,经再生处理有机高分子吸湿材料的平衡吸湿率下降不超过2%,性能依旧稳定。     

Rapid growth of ZnO hexagonal tubes by direct microwave heating

Zinc oxide hexagonal tubular crystals were synthesized by direct microwave heating from ZnO powders within 5 min without any metal catalysts or transport agents.ZnO source materials were evaporated from the high-temperature zone in an enclosure,and crystals were grown on the self-source substrate in an appropriate condition.The ZnO vapor formed in the high-temperature zone can deposit and grow on the powders located in the low-temperature zone to form crystals.The scanning electron microscopy (SEM) reveals ...