矩形微波腔体双馈口位置与加热效率仿真及验证

针对热风微波耦合装置设计了一种双馈口矩形微波加热腔体,利用电磁仿真软件HFSS对矩形微波加热腔体建模,分别建立了体积相当、位置一致的圆柱形和长方体样品模型.仿真了不同的馈口位置、样品形状及物料装载量对微波加热效率的影响.通过分析S参数曲线得到两个馈口应相互垂直分布以及馈口的最佳安装位置;通过仿真结果可得知,内置圆柱形样品的腔体场强分布更加均匀,其微波加热效率相比长方体形样品提升了11.08%;微波加热效率随物料装载量增加呈现上升趋势.通过试验得到该加热腔的有效功率为71%~75%,验证了馈口分布、位置以及微波加热腔尺寸设计的合理性,该研究结果在热风微波耦合装置研发过程中有较实际的指导意义.     

无工质微波推进的推力转换机理与性能计算分析

无工质微波推进属于新概念,具有无烧蚀、性能不受环境影响、推力功耗比宽的特点。文章从普朗克能量子假说和爱因斯坦的光量子理论出发并结合微波理论给出了该装置的推进机理,又从经典电动力学理论出发解释了推力产生的机理。采用有限元数值求解方法对圆台型推力器腔体内的Maxwell电磁方程组进行了数值模拟,获得了模态和1 000 W功率下腔体内的电磁场分布,并分析了不同模态、不同腔体结构下的具体特征。结果表明,在TE011、TE012、TE111和TM0114个模态中,TE012模品质因数和推力最大,其次是TE011针对1 000 W微波功率输入,以黄铜为腔体材料,基于经典电动力学理论计算出TE011和TE012模产生的最大理论推力值分别为411mN和456 mN。     

微波加热均匀性改善及微波闪蒸多模腔体优化研究

针对有色金属废水处理难题,蒸发处理含重金属离子的废水,改善微波加热均匀性和微波闪蒸效率.根据微波谐振腔的腔壁微扰理论,结合准光学腔的稳定性条件,对圆柱形的微波闪蒸装置的结构进行更改,设计了一种新型的准光学微波闪蒸多模腔体.通过分析给出了微扰程度对反应腔体内场分布的影响,在微扰限度内,通过优化改善腔体内的谐振模式数分布,改善微波加热的均匀性,获得最优化的腔体尺寸,并利用基于有限元算法的三维电磁仿真软件HFSS,对微扰前后闪蒸腔体内的场分布进行数值模拟.模拟结果表明基于理论设计的新型准光学微波闪蒸多模腔体内场分布更均匀,场强更强,热点现象明显减弱,可以有效避免蒸发加热过程中的过冷或过热现象.     

微波热解炭化炉谐振腔的设计与仿真

谐振腔的设计是微波热解炭化炉设计中最重要的环节,其中馈口的数目和分布方式对腔体中电磁场的分布具有较大的影响。基于微波技术波导理论,针对单馈口、两馈口和四馈口3种激励方式提出5种分布方案;采用矢量分析法对腔体中电磁场分布进行理论分析;借助HFSS仿真软件,仿真不同方案腔体内电磁场的分布,得到多馈口激励的最佳分布方案,为微波热解炭化炉谐振腔的优化设计提供了基础。     

钴填充碳纳米管的微波吸收性能研究

分析了钴填充碳纳米管的磁性能,深入探讨了钴填充碳纳米管的微波吸收机理,对钴纳米粒子填充碳纳米管的微波吸收特性进行了数值模拟,计算了其自然共振频率,理论结果与实验数据相吻合.研究结果表明:钴填充碳纳米管对微波的强烈吸收主要是样品中钴纳米粒子在微波作用下产生了磁共振的结果;随着钴填充碳纳米管薄膜厚度的增加,其共振频率向低频...     

流动湿蒸汽湿度测量微波谐振腔结构分析

在建立汽液两相流数值模型基础上,对微波谐振腔进行了气动和两相流取样分析,设计了一种带楔形取样前段具有圆环网栅端面的圆柱形谐振腔。通过结果分析,定量计算了取样误差,给出了测量结果的修正公式。另外还计算了典型工况下谐振腔的干扰长度,这对腔体在现场的安装运行具有一定的指导意义。最后对谐振腔进行了电磁分析,腔体结构满足电磁特性。表明该谐振腔具有流动湿蒸汽湿度测量的合适结构。     

微波烧结金刚石-WC硬质合金复合材料研究

采用微波烧结工艺制备金刚石-WC硬质合金复合材料,并和常规烧结工艺进行对比.分别对烧结样品进行了硬度、致密度等性能测试,采用扫描电镜(SEM)观察样品微观形貌,并采用能谱仪(EDX)对样品进行元素分析.结果表明,微波烧结升温速度快,周期短;在烧结温度为1 000℃,保温时间为1 h条件下,微波烧结样品的硬度HRA为75.33,相对密度为95.85%,较常规烧结样品的硬度69.58和相对密度87.28%要高;此外,相比于常规烧结,微波烧结样品烧结较为充分,金刚石受烧损情况较轻,且与基体结合较好,微波烧结工艺在制备金刚石-WC硬质合金复合材料过程中优势较为明显.     

高功率微波振荡器功率合成中的锁频与锁相

全面分析和评述了高功率微波振荡器率合成中的锁频与锁相，研究腔振荡器的主从锁相，互耦振荡器的等同锁相以及环形串接互耦振荡器，中心联结网状互耦振荡器的等同锁相等不同锁相方式的基本原理与方法，并给出数值计算结果；讨论相位与锁相方式和振荡器有关参量的关系；简要介绍高功率微波的腔体功率合成与空间功率合成的概念。     

微波暗室内静区大小的计算

微波暗室对电磁兼容性的检测具有重要的意义．目前，国内外对一定形状微波暗室中静区大小的计算还没有成熟的方案．依据电磁场的几何绕射理论、反射理论推导出微波暗室中场强分布与材料性质和材料形状的函数关系，并依此设计出计算程序，为设计求解微波暗室提供了理论参考．     

TE103单模谐振腔的计算模拟及优化

对TE103单模谐振腔中电磁波的分布进行了数值计算;推导出了麦克斯韦方程在谐振腔内电磁场分布的数学表达式;采用Ansoft软件对腔体中的电磁分布进行模拟并对腔体的尺寸进行优化．根据模拟的电场的形状以及其它相关的数据来判断此时反应器形状和性能．数值模拟结果表明,空腔有三个大小相近的电场均匀区域,在匹配情况下,谐振腔的固有品质因素相对较高．计算模拟结果与实验结果吻合较好,验证了计算和模拟的正确性,为设计高质量的谐振腔提供了参考依据．     

矩形压缩谐振腔内基底对电场影响的仿真模拟

针对微波等离子体化学气相沉积金刚石过程中,矩形谐振腔中激发的等离子体稳定性和均匀性差的问题,提出通过用Ansoft软件对矩形压缩谐振腔进行模拟计算来优化设计谐振腔的方法．模拟中,假设除了微波输入端口以外,所有的边界都定义为理想电导体;微波能以平面波的形式,通过矩形波导被耦合到微波谐振腔内;再用高频结构仿真器联合求解满足模型条件的麦克斯韦方程组,得出谐振腔中的电场分布结果．分别模拟了基底深入谐振腔内高度为1．5、2、2．5、3、4mm和基底半径为11、13、15、17mm时,腔体内的电场分布．数值模拟结果表明,压缩谐振腔内的最大电场强度为817V／m左右,较压缩之前的电场强度增高了近一倍,且基底深入谐振腔高度为2mm,基底半径为13mm左右时,装置内电场强度较集中．     

多场耦合下微波碳热氯化回收铟的动态仿真

以实验室微波反应器为研究对象,基于有限元软件COMSOL Multiphysics,采用多场耦合方法对微波强化碳热氯化回收In Cl3的反应过程进行了动态仿真,并分析了其影响因素。结合微波加热过程、计算流体力学和物质传输过程,建立了由射频、传热、传质和流场4个物理场耦合的数学物理模型。通过考察腔室内的电场强度,得到微波加热过程的热源项与样品体的温度分布。结果表明,本研究模型能够准确描述微波输入功率、HCl通入浓度等多因素对铟化物回收过程的影响,为微波碳热氯化提铟过程的分析提供新的方法与依据。     

纠缠微波信号的量子仿真模型

根据实际中的纠缠微波信号生成电路设计元器件参数,以提高产生纠缠微波信号的纠缠度,提出了纠缠微波信号的量子仿真模型.根据电磁场的量子化,将电场强度用可观测的物理量——正交分量来表示,把纠缠微波信号的表达式代入电场强度的表达式中,得到电场强度与输入角频率、压缩参量以及噪声涨落之间的关系.以正态分布的随机数作为噪声涨落的输入,对比分析了在不同压缩参量下电场强度正交分量随时间变化的关系以及在相同压缩参量下输入分别为真空态和压缩态时的情况.结果表明,该纠缠微波信号仿真模型所表示的电场强度能够反映出正交分量之间的正反关联特性,且关联度与压缩参量成正比,输入压缩度越高,关联度越高,与实验结论相吻合.     

强流相对论电子束群聚的空间电荷波理论分析

介绍了在长脉冲强流相对论速调管(RKA)研究中强流相对论空心电子束(IREBs)的一种小信号群聚理-空间电荷波理论。建立了IREBs在漂移管中传输的色散方程,以及IREBs与RKA输入腔间隙电场相互作用和IREBs在漂移管中群聚传输的传输线模型,获得了电子束经过输入腔间隙后产生的调制电流表达式。利用500 kV、3 kA、脉宽约1.4 μs的空心电子束,注入70 kW的微波调制,束流经过输入腔后,得到了约9.8%的基波电流调制深度,研究结果与理论分析基本一致。     

网络法在加载部分盘荷问题中的应用

提出了一种加载动静盘荷的可调用轴谐振腔。给出了应用网络思想分析这种腔体结构的方法,讨论了静片与动片充分交互情况下,盘荷张角和盘荷间距对腔体特性的影响,并给出了分析和综合这种谐振腔的思路和步骤。结果表明,在频率一定情况下,这种腔体比ＴＥＭ模谐振腔具有更小的体积,可应用在微波低端和高频段。     

Microwave-assisted hydroxylation of benzene to phenol with H2O2 over FeSO4/SiO2

Hydroxyl radicals HO are generated under Fenton-like (Fe2++H2O2→HO-+OH-+Fe3+) catalytic conditions upon microwave irradiation. Liquid-phase direct catalytic oxidation of benzene to phenol was obtained using FeSO4 supported on silica gel as a solid catalyst and hydrogen peroxide as the oxidant. The effects of various parameters, such as the different solvents, the amount of solvent used, the amount of catalyst used, the reaction time, the reaction temperature and the amount of hydrogen peroxide used on the yield of phenol were studied to identify optimum reaction conditions. Conventionally heated reaction gives a phenol yield of 0.6%. A higher phenol yield of 13.9% with a selectivity of 100% is obtained when the reaction mixture was irradiated with microwave energy. It is concluded that microwave irradiation offers more effective control of energy input for hydroxyl radical generation that is appropriate for various synthetic reactions.     

开放式等离子体微波反应腔的研究

利用开放式谐振腔理论,结合实际应用的需要,对微波等离子体系统中开放式微波反应腔进行了研究,计算和分析了等离子体密度和等离子体碰撞频率对腔中微波场幅值、相位和反射系数的影响。数值计算结果表明,在一定的等离子体密度下,随着等离子体碰撞频率的提高,等离子体对微波场的吸收增大,此种开放式的结构可有效地在腔中形成有利于微波等离子体产生的驻波场。     

柴油机排气微粒过滤器微波再生系统的理论分析

对研制的柴油要排气微粒过滤器微波再生系统进行了全面的理论分析,具体分析了现生腔内存在的微波模式,平滑过滤器的驻波特性以及再生腔的尺寸、过滤体的长度、微波特性、截止衰减器等对微波反射原影响;为柴油机排气微粒过滤器的结构设计提供报理论依据。     

腔磁力系统中的诱导透明和快慢光传播

为了在腔磁力系统中实现可控的磁子诱导透明、磁力诱导透明以及快慢光传播,建立了一个混合腔磁力系统.该系统由一个含有YIG球的微波腔和在z方向对球施加一个均匀的偏置磁场组成,并用强泵浦场驱动磁子和弱探测场驱动微波腔.研究表明,通过调节腔与磁子之间的相互作用强度和微波腔与磁子的耗散比,可以增加磁子诱导透明(MIT)、磁力诱导透明(MMIT)的效果和提高快慢光传播的速度.该研究结果可为磁力诱导放大、量子光学操纵和量子信息存储以及灵敏光开关的研究提供参考.     

微波等离子推力器圆柱谐振腔等离子体流的数值研究

为了获得微波等离子推力器(MPT)圆柱形谐振腔小型化的设计参数，采用时域有限差分法(FDTD)求解Maxwell方程、有限体积法求解N-S方程、单温度局域热平衡模型求解等离子体数密度、温度等参数的全数值方法，对MPT圆柱形谐振腔在不同微波频率、相同谐振模式情况下的微波等离子体耦合流场进行了数值模拟计算。计算结果表明，提高微波频率可缩小圆柱形谐振腔尺寸。圆柱形谐振腔小型化后，在腔内压强一定的情况下，相应地工质气体的流量减小、消耗的微波功率减小，喷管喉径也减小、从而MPT的推力也减小，且不同微波频率、相同谐振模式情况下，腔内等离子体区温度、压强、电子数密度的变化规律相同。这些结论为今后MPT的小型化设计提供了理论依据。