矿井巷道壁粗糙度对电磁波传播损耗的影响

实际的矿井巷道四壁为非理想导电壁,且巷道壁粗糙,电波传播的解析研究异常复杂。文章将矿井巷道看作含有有损介质的波导,导出类矩巷道中电磁波传播粗糙度损耗和传输总损耗,并数值模拟了传输损耗与粗糙度、频率变化之间的关系。结果表明,在低频段粗糙度损耗对电磁波传播损耗的影响较大;随着粗糙度增加,粗糙损耗明显增大;但随着频率的增加,倾斜损耗占主导地位,粗糙损耗对总损耗的贡献减小。     

矿井巷道中导行电磁波的传输特性分析

文章采用表面阻抗法推导了矿井巷道中导行电磁波的单线波模和双线波模特征方程,根据镜像法求得了巷道中任一点的合成场分布,求解了圆形巷道中的单线波模衰减常数,并对分析结果进行了数值分析.仿真结果表明:导线的存在使低频单线波模的传输衰减随频率的增加而增大,当导线靠近巷道壁时,趋肤效应越严重,衰减越严重;当导线悬挂于巷道中央时,...     

电力变流器深控时对变流变压器设计参数的影响

从控制角α对变流电流的影响、控制角和换向重叠角与变压器阻抗的关系，得出了在深控时重叠角γ减小，导致交流电流谐波分量增加，增加了涡流损耗和附加损耗；而增大变压器阻抗可增大重叠角和减小损耗等．为设计变流变压器提供了理论依据和应用参数．     

一维指数型粗糙土壤表面电磁散射的矩量法研究

运用矩量法研究了锥形波入射一维指数型粗糙土壤表面的电磁散射。通过数值计算得到了散射系数随散射角的变化曲线。讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、入射波频率对散射系数的影响。得出一维指数型土壤表面散射系数的基本特征和随频率变化特征。结果表明,高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、入射波频率对粗糙面散射系数有显著影响。     

分析表面粗糙有耗波导传输特性的频域有限差分方法

提出了一种分析金属有耗和表面粗糙对波导传输特性影响的频域有限差分方法(FDFD).该方法按照Maxwell方程组的旋度方程对波导横截面内部场分量进行差分展开,对波导的有耗金属边界和表面粗糙边界分别采用表面阻抗边界条件(SIBC)和等效SIBC代替.将波导内部节点场分量及边界节点场分量满足的方程联立形成特征矩阵方程组,通过求解特征矩阵的特征值可得到指定频率下金属波导的传播常数.和微扰法相比,FDFD方法能分析截止频率以下及形状不规则时表面粗糙有耗波导的传输特性.数值仿真结果表明,随着粗糙度的增大,金属衰减损耗逐渐增大到表面光滑时损耗的2倍.     

隧道壁湿润引起电磁波衰减率变化的研究

矿井隧道壁湿润会引起电参数改变，从而使电磁波传播衰减率发生变化。当频率略高于隧道截止频率时利用微扰法可知：不论是矩形隧道还是圆形隧道，隧道壁潮湿使电磁波的衰减率降低。当频率远高于截止频率时，利用传统公式法可知：矩形隧道中隧道壁湿润引起衰减增大；圆形隧道中E模式衰减率因电容率的增大而减小，其它各模式则因电容率的增大而增大。     

一维带限Weierstrass分形粗糙面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面波入射粗糙面的电磁散射问题。采用一维Weierstrass分形粗糙面模拟实际的粗糙面,结合其功率谱密度导出了散射系数计算公式;通过数值计算得到HH极化状态下散射系数的角分布曲线,讨论了分维、标度区间、空间基频、粗糙面高度起伏均方根以及入射波频率的变化对散射系数的影响;得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征。     

粗糙导体表面提取印刷电路板介质参数的微分外推方法

针对在高速传输/互连结构中小尺寸印刷电路板(PCB)金属导带表面粗糙对信号传输损耗和相移影响增大的问题,提出了一种宽频带下提取PCB板介质参数的方法。该方法基于带状线模型,首先计算表面光滑导体和粗糙导体时的表面阻抗;然后利用表面阻抗计算表面粗糙导体模型的传播常数;最后借助微分外推方法分离光滑导体下的传播常数,从而在宽频带下提取介质基板的介电常数和损耗角正切。仿真结果表明:在从直流到20GHz的频带上,分离导体表面粗糙影响后,提取的介电常数和损耗角正切与实际采用的聚四氟乙烯材料参数相比,在1 MHz下,相对介电常数误差为2%,损耗角正切为5%;在10~20GHz的高频范围内,相对介电常数最大误差为1%,损耗角正切最大误差为8.6%。该方法基于等效表面阻抗理论,在保证计算精度的同时,有效地节约了计算资源,适于在宽频带下提取PCB板的介质参数。     

金属矿井超宽带无线传感器网络路径损耗模型的研究

路径损耗模型对于分析无线信道的可用性具有重要意义,而信号的传播环境是影响无线通信系统性能的关键因素之一.结合电磁波的传播理论,在分析电磁波在金属矿井下传输时所存在的固有损耗与附加损耗的基础上,建立了矿井超宽带无线传感器网络路径损耗模型,并进行了仿真验证.结果表明,该模型能够较准确地预测出无线信号在金属矿井下传输情况,对于无线网络的规划等具有重要的指导作用.     

OFDM调制技术在矿井巷道中的通信性能仿真分析

基于所建立的Nakagami分布矿井巷道宽带统计分段信道模型,研究了在2.4 GHz和5.8 GHz这2个典型UHF频段下正交频分复用调制技术在矿井巷道中的宽带无线通信性能.在相同的信噪比下,当原始数据速率固定和矿井巷道信道环境相同时,载波频率为5.8 GHz时OFDM系统的误码率性能较载波频率为2.4 GHz时好;载波频率为2.4 GHz和5.8 GHz的OFDM系统都具有良好的抗脉冲干扰特性;多普勒频移对矿井巷道OFDM系统的误码率性能有严重影响,对载波频率为5.8 GHz系统误码率性能的影响较2.4 GHz时严重.     

壁面粗糙度对直升机粒子分离器性能影响的数值研究

采用计算流体力学方法,通过不同壁面粗糙度布置,对直升机粒子分离器无叶片三维流道进行详细的模拟分析。结果表明:壁面粗糙的变化对分离效率影响较小,但会导致流道总压损失的增大。靠近流道出口壁面对流道损失的影响要比靠近进口处大,其中对主流道总压损失影响最严重的是主流道的外壁面。不同的粗糙度分布,对流场的影响也不一样;而且壁面的粗糙度对近壁面流场有影响,还会通过累积影响到远离壁面的流场。     

方形小通道内高参数下煤油传热与阻力特性

对外边长为4.6 mm的方形小通道光滑管及底部带有不同强化表面的5根粗糙管试件在高热流密度、高流速、超临界压力条件下进行了煤油的传热、阻力、结焦特性的试验与分析研究,获得了煤油的传热、阻力与结焦特性及主要影响因素;分析了方形粗糙表面强化传热机理及不同粗糙度对煤油传热、阻力与结焦特性的影响,并与相同尺寸方光管的试验结果进行了比较.比较结果表明:5根粗糙管的传热系数为光管的1.4～1.9倍,阻力系数为1.3～3.8倍,2#粗糙管的综合效果最好;在相同条件下,粗糙管的平均壁温明显低于光管;增加管壁粗糙度不仅增强了煤油的换热能力,而且可明显提高结焦发生时的壁面热负荷,使结焦现象大为改善.研究结果对火箭发动机的热防护技术具有重要意义.     

粗糙多孔保温层的热质耦合传递分形研究

粗糙多孔保温层内部的热质耦合传递过程广泛存在于能源利用、机械隔热等工程中，为了更加真实地体现该热质耦合传递过程，将粗糙的孔隙通道描述为短周期正弦变化的毛细管道，根据达西定律、能量守恒定律和牛顿冷却定律，同时考虑粗糙度和粗糙密集度两个影响因素，提出了粗糙毛细管道的渗流系数和对流换热系数模型，分析了粗糙表面对渗流系数和对流换热系数的影响。结果表明，渗流系数模型的理论预测值与实验数据相吻合；渗流系数与面积分形维数、粗糙密集度呈正相关，与迂曲分形维数、粗糙度呈负相关；对流换热系数与渗流系数、粗糙度和粗糙密集度呈正相关，与面积分形维数、迂曲分形维数呈负相关。     

平板微通道壁面粗糙度对流场影响的摄动分析

选取相对粗糙度作为小参数建立了平板微通道流动的摄动方程组,采用傅里叶分析结合数值方法进行求解.计算结果表明:影响流场结构的主要因素为相对粗糙度和粗糙曲线的空间波数.当保持波数不变,增加壁面相对粗糙度时,无量纲流函数扰动峰值将增大,而流场受扰区域不发生变化;当保持相对粗糙度不变,减小空间波数时,流函数扰动峰值和流场受扰区域都将增大;近壁区流场中存在明显的涡结构,涡结构的出现使得流场内部的黏性耗散作用增强,因此导致相同条件下微通道层流的流动损失高于大尺度流动时的阻力损失.     

表面粗糙度对双曲冷却塔风压分布的影响

对不同粗糙条参数组合下冷却塔风压分布进行测试,分析粗糙度对平均风压和脉动风压的影响.研究结果表明:粗糙条宽度b对风压分布影响较小,而粗糙条高度k和数量n影响较大;粗糙度系数k/s能较准确描述粗糙度大小,当k/s一致时,不同粗糙条数量n与高度k组合下的平均风压基本一致,但高度大的脉动风压小;粗糙度对正压分布和背压大小影响较小,而最小负压系数幅值、脉动风压系数峰值随粗糙度的增大而减小,背压稳定区宽度则略有扩大;尽管通过增大模型表面粗糙度能有效地在较低雷诺数条件下实现高雷诺数下的平均风压分布,但脉动风压模拟的准确性需要通过大型冷却塔风压实测进行验证.     

钢包底喷粉元件狭缝粗糙壁面对粉气流输送行为影响

针对钢包底喷粉精炼新工艺,研究了底喷粉元件狭缝粗糙壁面对粉气流输送行为影响规律.通过分析颗粒-粗糙壁面的碰撞过程,提出了壁面粗糙角概率分布函数,建立了颗粒历史影响模型,基于欧拉-拉格朗日法,模拟研究了钢包底喷粉元件缝隙内粉气流输送行为,考察了壁面粗糙度对颗粒运动轨迹、颗粒速度分布及颗粒质量浓度分布的影响,预测了近壁面附近颗粒的运动轨迹.结果表明:粗糙壁面增加了颗粒壁面碰撞的频率,导致颗粒输送动能降低,脉动速度增加,并促使粉剂颗粒在底喷粉元件缝隙内均匀分布.     

粗糙床面明槽水流能谱特性

对粗糙床面明槽水流能谱特性进行了研究,结果表明功率谱曲线、最大功率谱及相应的频率沿垂线的分布与相对光滑度大小紧密相关,据此得到了流动二维性及小尺度粗糙的判据;此外,在本实验条件下,能量主要集中在频率小于2Hz的涡体内。     

明渠渠底糙率突变对紊流边界层影响的试验研究

利用激光测速仪,对壁面糙率突变时的明渠紊流进行了试验研究,测量了糙率突变不同水深情况下明渠紊流的纵向时均流速和脉动流速。通过实测资料分析水深和糙率改变后内边界层发展变化规律、粗糙度和水深对内边界层的厚度的影响以及糙率突变后从一种均匀流到形成新的充分发展的紊流所需要的纵向长度。     

高宽比和粗糙度对再生冷却通道流动的影响

在三维贴体坐标系中求解椭圆型N-S方程，采用完全压力校正方法解决在同位网格上遇到的压力波动问题，对液体火箭发动机S形再生冷却通道内的三维紊流进行数值模拟，在壁面函数中引入无量纲壁面粗糙度以考虑粗糙壁面的影响，研究了高宽比和壁面粗糙度对压力损失、二次流动和紊流强度的影响。结果对液体火箭发动机大高宽比再生冷却通道的设计和制造具有参考价值。     

粗糙度对水平热水浮射流影响特性研究

采用物理实验和数值模拟方法,研究不同粗糙度的矩形断面明渠,横向水平浮射流特性;以期对浮射流和主流的相互作用、浮射流横向扩展规律、粗糙度对二次流强度的影响、粗糙度对浮射流横向扩展距离的影响有深入认识。为了更加充分验证分析的正确性,对动量方程进行简化,得到沿水深方向积分后的解析解;进而详细阐述粗糙度对二次流强度的影响。研究表明,随着粗糙度增加,横向水平浮射流扩展宽度减小;且随着排水口淹没水深减小,粗糙度对热水浮射流横向扩展宽度的影响不断减弱。不同粗糙度对二次流强度影响不同是造成上述现象的主要原因。该成果可用于不同粗糙度河槽的温排水问题的研究中。