MPCVD装置圆柱谐振腔的仿真设计

根据电磁场理论设计了用于微波等离子体化学气相沉积系统的TE11模圆柱谐振腔,推导了该谐振腔的电场分布,计算了圆柱腔的几何尺寸.利用电磁场仿真软件CST对圆柱腔内的电场分布进行仿真,比较分析了不同天线耦合深度以及不同石英窗厚度对电场分布的影响.仿真优化结果表明天线耦合深度为5mm、石英窗厚度为5mm时腔内微波耦合良好,能...     

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。     

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．     

检测微波谐振腔内电场分布的一种新方法

在介绍了几种检测微波谐振腔内电场分布的方法后，又推出了一种新方法──硅胶法，并就其原理、特点及使用作了分析和介绍，为微波谐振腔的设计研制和微波加热实验提供了一种行之有效的方法。     

钢丝帘线胶带和热板瞬态温度场分析

建立大型平板硫化机有限元传热模型,运用ANSYS分析软件计算钢丝帘线胶带和热板瞬态温度场．根据硫化效应理论,应用MATLAB软件进行胶带中心层的硫化效应计算和分析．结果表明：胶带中心层的中间部位硫化效应大,两端部位硫化效应小,呈抛物线型．通过胶带硫化效应计算可确定热板温度场分布情况,对于预防胶带的过硫和欠硫具有重要的现实意义．     

钢丝绳芯运输带硫化接头的研究

钢丝绳芯胶带运输机目前在矿山开采、电厂、港口等行业逐步得到推广应用 .该型式的运输机胶带强度可适应大运量、长距离运输的要求 ,并且它运行费用低 ,故障率低、可满足安全、连续运输的需要 ,钢丝绳芯胶带接头的硫化对于该型运输机安全运转起着十分关键的作用 .目前 ,该工艺还没有国家标准 .钢丝绳芯胶带生产厂家制作的接头保证有效寿命为4a .我们对接头型式及硫化工艺进行了深入的研究 ,接头强度可达到胶带强度的 90 %以上 ,接头寿命可达 6a以上 .本文对接头硫化工艺、参数等作了较详细的分析和研究 ,并对实际操作过程中有关事项作了说明 .     

钢丝绳芯运输带硫化接头的研究

钢丝绳芯胶带运输机目前在矿山开采、电厂、港口等行业逐步得到推广应用.该型式的运输机胶带强度可适应大运量、长距离运输的要求, 并且它运行费用低,故障率低、可满足安全、连续运输的需要,钢丝绳芯胶带接头的硫化对于该型运输机安全运转起着十分关键的作用.目前,该工艺还没有国家标准.钢丝绳芯胶带生产厂家制作的接头保证有效寿命为4 a.我们对接头型式及硫化工艺进行了深入的研究 ,接头强度可达到胶带强度的90%以上,接头寿命可达6 a以上.本文对接头硫化工艺、参数等作了较详细的分析和研究,并对实际操作过程中有关事项作了说明.     

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.     

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.     

谐振腔测量蒸汽湿度不确定性分析改进

分析了现有的采用微波谐振腔测湿理论计算水蒸汽介电常数公式的不确定性,并在微扰理论的基础上,根据谐振时电磁场储能相等的原理,推导了工程应用计算公式。为了补偿在实测时由于温度的变化导致的计算公式中谐振腔基准频率偏移,根据在体膨胀系数定义和线膨胀系数定义下计算结果应一致的规则,建立了热膨胀模型。对三种测湿计算公式产生的误差进行了分析比较,给出了理论计算的不确定度比较曲线。结果表明,采用本文提出的计算公式,经补偿可以提高测量精度三倍甚至以上。     

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．     

一种医用微波腔体的并矢格林函数和矩量法分析

描述了一种医用微波辐射器的结构形式，对这种多模矩形介质腔，应用并矢格林函数和矩量法进行了理论分析计算，求得了其中的电磁场强度及功率密度的分布以及受作用生物样品的温度升高率，并以改善生物样品受微波作用的均匀性和腔体的输入驻波比为目的，对腔体的尺寸和腔体微波能输入口的位置进行了计算机优化，进行了必要的实验，并与理论计算和优化的结果进行了比较验证．     

双频电磁约束成形过程的温度场研究

以耐热不锈钢为实验材料，利用自制的真空电磁约束成形定向凝固实验设备，测试并分析了双频电磁成形过程中样件的温度场及其影响因素，结果表明：合理的预热感应圈结构使送入固态料棒的温度分布合理；在预热感应圈不影响成形感应圈的磁场分布的情况下，预热感应圈能调整熔体的温度分布，提高熔体的过热度；屏蔽罩能够调节成形感应圈内熔体的温度分布，使熔体的下固／液界面上移，使成形感应圈内的熔体处于理想状态，侧表面垂直，位于电磁压力最大作用范围内；在其他条件一定时，抽拉速度争电源功率必须良好匹配，才能实现使金属熔化争凝固的动态平衡。     

Numerical modeling dynamic process of multi-feed microwave heating of industrial solution media

The exothermic efficiency of microwave heating an electrolyte/water solution is remarkably high due to the dielectric heating by orientation polarization of water and resistance heating by the Joule process occurred simultaneously compared with pure water.A three-dimensional finite element numerical model of multi-feed microwave heating industrial liquids continuously flowing in a meter-scale circular tube is presented.The temperature field inside the applicator tube in the cavity is solved by COMSOL Multiphysics and professional programming to describe the momentum,energy and Maxwell's equations.The evaluations of the electromagnetic field,the temperature distribution and the velocity field are simulated for the fluids dynamically heated by singleand multi-feed microwave system,respectively.Both the pilot experimental investigations and numerical results of microwave with single-feed heating for fluids with different effective permittivity and flow rates show that the presented numerical modeling makes it possible to analyze dynamic process of multi-feed microwave heating the industrial liquid.The study aids in enhancing the understanding and optimizing of dynamic process in the use of multi-feed microwave heating industrial continuous flow for a variety of material properties and technical parameters.     

微波混合加热中SiC预加热体工艺参数对升温特性的影响

微波混合加热是利用微波烧结低介电损耗陶瓷材料的一种有效方法,SiC是一种典型的预加热体材料。本文利用自制的微波烧结系统,通过实验研究了SiC的用量、粒径、成型温度等参数对其微波场中升温特性的影响,对微波场中SiC预加热体的应用具有重要意义。     

微波混合加热中SiC预加热体工艺参数对升温特性的影响

微波混合加热是利用微波烧结低介电损耗陶瓷材料的一种有效方法,SiC是一种典型的预加热体材料.本文利用自制的微波烧结系统,通过实验研究了SiC的用量、粒径、成型温度等参数对其微波场中升温特性的影响,对微波场中SiC预加热体的应用具有重要意义.     

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。     

Analysis and Numerical Modeling of a 20W Microwave Electrothermal Thruster

The microwave electrothermal thruster (MET) is an electric propulsion device that uses an electromagnetic resonant cavity within which free-floating plasma is ignited and sustained in a propellant gas.The thrust is generated when the heated propellant gas is exhausted out of a gas-dynamic nozzle.For an empty cavity without any perturbing regions—e.g.,dielectric regions or antenna regions—it is fairly straightforward to accurately calculate the cavity's resonant frequency and describe the electric field inte...     

FDTD法对金属腔体孔缝耦合的数值计算

文章利用时域有限差分方法给出了电磁脉冲耦合进入金属腔体的仿真,分别对微波脉冲与单层屏蔽腔和双层屏蔽腔的耦合过程进行了数值计算;结果表明距离孔缝越远,场强衰减越厉害,对电子系统的干扰越小;且双层屏蔽腔的屏蔽效果明显优于单层屏蔽腔,通过前者耦合进入的场峰值要比后者小12 dB。以上结论对电子系统的电磁兼容、干扰以及防护都有实际的指导意义。