交流电场电压幅值对球形火焰影响的理论研究

为了获得高频交流电场电压幅值对球形扩展火焰的影响因素,运用电磁学原理进行了研究,得出:以两网状电极为底面的圆柱体中任意一点在任意时刻产生的电磁能量大小与交流电电压有效值的平方成正比,与该点到圆柱体轴心的距离成正比,在圆柱体中电磁能量密度沿径向递减;电磁能量产生的热效应和电化学效应可提高火焰平均传播速度,电磁能量密度的不均分布会引起火焰变形。同时,通过对常温、常压下定容燃烧弹中3种过量空气系数的甲烷-空气预混球形扩展火焰的平均传播速度和形状变化与加载交流电压有效值的关系进行了实验验证,结果表明:当电压有效值小于2kV时,电磁能量以热效应的方式促进火焰传播,当电压有效值大于2kV时,电磁能量以电化学效应的方式促进燃烧;实验中电磁能量密度的不均匀分布导致了火焰横向拉伸。该结果可为高频电场助燃研究提供新的思路和方法     

一种同轴腔微波等离子体反应器的设计及电磁场计算

设计了一种同轴腔微波等离子体反应器,推导了谐振腔内电磁场分布表达式,对谐振腔中的电磁分布进行了数值计算,得到与理论推导结果相对应的场强分布图。同时采用HFSS软件对本文设计的同轴谐振腔等离子体反应器进行电磁场的模拟仿真,优化出谐振腔的最优尺寸和场强分布图。软件模拟与理论推导结果吻合,说明了本方案设计的可靠性。本文设计的谐振腔固有品质因数可达17800,峰值场强高达9.29×103V/(m·W),且分布均匀,微波能量集中,有利于反应气体产生放电。     

不同尺寸微腔介质阻挡放电的对比研究

为进一步降低放电起始电压,产生数量较多、分布较均匀的低温等离子体,设计并制作了一种印刷电路板上的新型微电极——微腔结构电极,在高频正弦交流电压下,对尺寸l为0.3 mm、0.5 mm和1.0 mm微腔结构电极进行实验,根据得到的Lissajous图形进行分析。实验研究表明:外加电压相同条件下,微腔阵列的表面积与接地电极的面积之比D为0.69时,微腔与接地电极间的等效电容C_q、放电气隙电压U_g、半个周期内放电通道传输的电荷量Q_g、平均放电功率P均达到最大;但微腔电介质表面功率密度ρ却在D为0.36时达到最大;且高压电极与接地电极间的等效电容C_d变化很小,基本接近于静态介电常数对应的数值。     

循环冷却水的复合式电磁灭菌阻垢系统

针对微生物和水垢对火力发电厂循环冷却水系统造成的危害,提出将高压低频脉冲和高频低压脉冲相结合的复合式电磁水处理新方法.通过分析高压低频脉冲和高频低压脉冲在水中产生的电磁和生化效应,推证了进行灭菌和阻垢的可行性.根据灭菌阻垢所需的各种电磁参数对高压低频脉冲和高频低压脉冲信号发生装置进行设计,并通过电磁仿真方法辅助处理腔形状的设计和改进.利用复合式电磁水处理实验系统进行模拟实验.实验结果表明:该系统能输出峰值达到7 kV的高压低频脉冲信号和峰值达100 V、频率在500 kHz～2 MHz之间可调的高频低压脉冲信号,且该系统对细菌的灭菌率达到91%,同时对化学垢的阻垢率达到71%.因此,该系统有望通过进一步研究达到工业水处理的标准.     

一种同轴腔微波等离子体反应器的设计及电磁场计算

设计了一种同轴腔微波等离子体反应器，推导了谐振腔内电磁场分布表达式，对谐振腔中的电磁分布进行了数值计算，得到与理论推导结果相对应的场强分布图。同时采用HFSS软件对本文设计的同轴谐振腔等离子体反应器进行电磁场的模拟仿真，优化出谐振腔的最优尺寸和场强分布图。软件模拟与理论推导结果吻合，说明了本方案设计的可靠性。本文设计的谐振腔固有品质因数可达17800，峰值场强高达9.29×10³V/(m·W)，且分布均匀，微波能量集中，有利于反应气体产生放电。     

电磁能量的传输

在稳恒电流、暂态过程等情形下由于电磁场的分布完全由电荷和电流的分布所决定,因而解电路方程即可计算传输的电磁能量,往往使人误以电磁能量是在导体内通过电流传输的。本文试图深入浅出地,解释电磁能量在电磁场中传输的实质。     

高频传输线分布参数的研究

在低频情况下,可以使用经典传输线方程来计算传输线沿线及其负载上的电压和电流,由于采用了准TEM模近似,经典传输线方程在处理更高频情况下的传输线问题时就不再适用了.基于麦克斯韦方程和电磁散射理论,建立了高频传输线方程,该方程具有和经典传输线方程类似的方程结构,其包含的新分布参数(高频传输线分布参数)与经典传输线理论的分布参数有区别,低频时两种分布参数近似相同,随着频率升高则差异变大.通过分析和仿真算例证实,应用高频传输线分布参数可以得出与全波分析方法一致的计算结果.因此,对于经典传输线理论不再适用的高频情况,高频传输线及其分布参数的研究为其提供了另一种分析途径.     

单模烧结腔内电磁场分布的HFSS仿真

在分析了微波烧结的原理和特点的基础上,利用电磁仿真软件HFSS建立了BJ-22型TE103单模烧结腔的仿真模型,模拟出空腔内电场的分布云图,确定了最佳场分布时的腔体长度为254 mm;通过增加单模烧结腔宽边,减少其窄边,从而改善了腔体性能。仿真结果表明,改进型单模腔扩大了均匀场三维分布范围,均匀场空间分布体积是改进前的2倍。     

电压互感器传感头电场仿真与优化设计

在电压互感器中,传感头电场分布对互感器绝缘性能具有重要影响。通过设计不同形状尺寸的传感头电极,包括方块电极、半圆边电极、纺锤形电极、三角形边电极和内斜边电极,分别仿真其电场分布。结果表明,采用内斜边电极时,传感头周围的电场均匀性最好。同时压电陶瓷相对介电常数较大损耗角正切较小时,电压互感器具有更好的绝缘性能,其电场均匀性也更好。     

微波烧结腔内电场的HFSS仿真与实测分析

采用基于有限元法的HFSS电磁仿真软件,对TE103单模微波烧结腔模型进行仿真,模拟了BJ-22型腔体的场分布云图,通过精确的图形显示和色彩对比来表征微波电场在烧结腔内的分布。实测了TE103单模微波烧结腔内的微波电场分布情况。研究表明：HFSS电磁仿真软件可以对单模微波烧结腔内的微波电场分布进行仿真,所得结果与实测结果吻合。     

混响室条件下场对同轴线缆耦合规律的仿真研究

为研究混响室中场对同轴线缆的耦合规律,使用仿真软件FEKO对其进行建模,对混响室中同轴线缆终端的感应电流进行仿真计算,并提出使用多列波叠加的方法与建立模型仿真得到的结果进行比较。通过不同线缆长度、仿真频率的变化,得到混响室中同轴线缆终端感应电流在其电磁波半波长整数倍频点会形成谐振;同时线缆终端负载的大小不会影响传输线感应电流的响应频点,但感应电流大小会随之改变,而在使用多列波叠加方法替代混响室模型进行仿真时,仿真结果会存在一定误差。     

高频电磁脉冲循环冷却水污垢处理与热阻监测系统

换热设备中循环冷却水系统在高温下容易产生污垢,不但会降低换热设备的换热效率,还会影响设备安全。通过模拟实际工业循环冷却水结构,搭建了微型循环冷却水实验平台,采用高频电磁脉冲对人工配置的碳酸钙循环冷却水溶液进行阻垢处理,观察空白实验组和不同频率的高频电磁脉冲处理组中水垢形成情况,并利用自行设计的热阻监测系统对管道热阻进行监测。实验结果表明：高频电磁脉冲对循环冷却水起到了很好的阻垢作用,主要表现为循环冷却水的电导率下降趋势和pH值上升趋势均变缓。根据模拟换热器的热阻监测结果显示,高频电磁脉冲处理组的热阻要小于空白实验组的热阻,并进一步证实了高频电磁脉冲的阻垢作用。     

丝电爆制备纳米颗粒的电参数对能量沉积的影响

丝电爆过程中的能量沉积直接关系到所制备的纳米颗粒的粒径分布.为研究电参数对此过程中能量沉积的影响,通过改变电极类型与气隙长度进行丝电爆实验,实验中使用高采样率的示波器采集电压电流波形,并对金属丝沉积能量与制备的纳米颗粒的粒径分布进行分析.研究结果表明:丝电爆电流中存在幅值很高的谐波成分,谐波沉积能量对金属丝总沉积能量有贡献,并能够影响所制备的纳米颗粒的平均粒径.在两类电极之间,谐波沉积能量占比与总沉积能量在使用平行电极时多于使用同轴电极时,缩短放电气隙能够减少谐波沉积能量占比和总沉积能量.使用平行电极制备的纳米颗粒的平均粒径较小,说明此条件下总沉积能量增多.     

吉赫兹横电磁波传输室连接头的优化设计

吉赫兹横电磁波(GTEM)传输室在电磁兼容测试领域应用广泛。GTEM传输室过渡连接头对GTEM传输室性能的影响较大。过渡连接头连接同轴传输线与GTEM传输室主体,是从圆形同轴传输线过渡到矩形同轴线的转换部件。如果过渡连接头处存在结构不连续,使其特性阻抗与GTEM传输室不匹配,将会引起电磁波反射和激发高次模现象,降低传输室的传输性能。根据GTEM传输室的技术要求,以传输系统阻抗连续为原则,对过渡接头内导体外表面和外导体内表面的形状进行同时设计,使内导体外表面与外导体内表面光滑过渡,过渡接头的特性阻抗与系统匹配。对前后端分别与标准同轴线和斧形件相连接部位进行结合设计,保证连接表面光滑,尽量降低突变。根据设计计算数据,通过设计软件SolidWorks对过渡接头构造精确三维模型。将三维模型导入电磁软件HFSS进行仿真测试。这样,对保证过渡接头特性阻抗恒定提供了一种有效的设计方法;可以将构建的数学模型直接导入电磁仿真软件,以便进一步分析;也可以将内、外导体三维结构数模导入数控机床加工,保证内外导体表面的精度要求。     

硅集成电路多层结构螺旋电感的建模和分析

使用电磁场方法对硅衬底上的多层结构螺旋电感进行了建模和分析，与典型的单层螺旋电感比较的结果表明，多层螺旋并联可以提高电感的等效厚度从而减小电阻损耗；多层螺旋串联则可以在相同面积下提高电感值，但由于导体间耦合电容的增大，最大品质因素（Q值）出现在较低频率，自谐振频率也降低。     

直流电晕放电特性分析

电晕放电产生的空间电荷在电场中的运动形成电晕电流。电晕电流产生的线路损耗会增加输电成本,对线路通道的电磁环境造成干扰。建立自洽的等离子体模型和简化的电晕放电模型,放电通过施加到内部电极的高压直流电源在同轴配置的两个电极内持续进行。从微观角度分析大气压下干空气中的正负电晕放电的物理过程,重点研究负极带电粒子的产生和输送,以及如何转化为放电的电流-电压特性。结果表明：电晕放电主要在电离区和传输区进行,正负电晕放电特征各不相同,两种模型下获得的电势和空间电荷密度计算结果具有很好的一致性。在负电晕放电中,电子是能量传递的主要载体,电荷分离不会使外加电势的分布发生形变。     

不同加湿模式下甲烷湍流燃烧特性数值模拟

为研究水蒸气对甲烷燃烧的影响,基于简化的24步甲烷气相反应动力学机理,通过数值模拟的方法研究了在助燃空气和燃料中分别添加同体积的水蒸气对甲烷同轴湍流扩散火焰流场、组分浓度分布及污染物生成的影响,重点分析了中间产物OH基团对燃烧温度、污染物生成的影响.结果 表明:添加水蒸气后,两种加湿方式下整体燃烧室温度均降低,燃料预混水蒸气燃烧方式下降低幅度较大;该模式下对控制污染物排放效果优于空气预混水蒸气,最后基于燃烧稳定性和控制污染物排放确定了一种最优的蒸汽燃料预混比例为71.4％ CH4/28.6％ H2O.     

微波均衡器中微调螺钉的作用研究

微波幅度均衡器是由吸收型同轴谐振腔作为其基本结构单元多级级联实现,谐振频率主要通过改变腔长和探针插入深度来调节,同时改变微调螺钉也能影响谐振频率.论文从理论上阐述了微调螺钉对同轴谐振腔谐振频率的影响程度,在电场占优的地方,螺钉插入越深,降低谐振频率;反之,在磁场占优的地方,螺钉插入越深,增大谐振频率.并利用HFSS软件仿真子结构谐振腔的电磁场分布,从而确定微调螺钉的位置.根据微调螺钉对谐振频率影响的规律,采用补偿调试的方法还能减小温度对谐振频率的影响,同时,微调螺钉还能抑制寄生模的产生.     

再生式液体发射药火炮燃烧室压力高频振荡研究

利用小波分析技术提取燃烧室压力高频成分，较精确确定压力高频振荡出现的时域范围，从而确定了振荡流共振振型对应的燃烧室形状。推导了燃气振荡流方程，计算了对应不同燃烧室形状下燃气振荡流的共振频率。对提取的燃烧室压力高频成分相对集中部分进行了频谱分析。研究结果表明：活塞的运动对共振频率影响较小，振荡流多阶共振频率受到激励是燃烧室产生压力高频振荡的一个重要原因。