基于圆柱形谐振腔的微波点火方法

微波点火是一种具有发展前景的点火方式,然而目前的微波点火方法大多采用1/4同轴谐振腔作为点火装置,点火效果较差。为改进这种微波点火方法,对圆柱形微波谐振腔展开研究,提出了基于圆柱形谐振腔的微波点火方法。圆柱形谐振腔主要有TE_(111)和TM_(010)这2种谐振模式。通过理论分析和仿真模拟,分别设计了基于2种谐振模式的试验装置。得到结果如下:利用基于TE_(111)谐振模式的试验装置成功实现了点火,但是工作气压较低,只有0.012 MPa;而利用基于TM_(010)谐振模式的试验装置可实现1MPa下的稳定点火,这种点火方式可以提高点火可靠性、拓宽稀薄燃烧的极限。此外,还通过在TM_(010)谐振腔内部增加多个金属尖端的方式实现了多点点火。与火花塞点火相比,微波点火方法可以加快燃烧速度、提高热效率,使其到达压力峰值的时间缩短15%,同时可以提高5%的峰值压力。

一种新型圆柱型谐振腔用于闪蒸实验研究

针对工业废水的处理设计了一种新型圆柱形谐振腔用于微波闪蒸腔体结构。本文首先通过波导理论推导了圆柱谐振腔中的电磁场分布,其次编程计算出圆柱谐振腔体中模式数分布对腔体设计的影响,最后利用HFSS仿真软件对腔体结构及其馈口的位置进行了优化,并最终根据优化结果制造出第一代闪蒸腔体。采用微波闪蒸技术和常规闪蒸技术处理含Zn2+和硫酸的废水,进行实验对比,实验结果表明微波闪蒸技术要优于常规闪蒸,并且闪蒸效果良好。

轮胎微波硫化圆柱谐振腔的设计及数值模拟研究

根据圆柱形谐振腔频率公式,选择模式数大于或等于9、简并比为0的10组谐振腔尺寸,运用COMSOL Multiphysics软件对选定尺寸谐振腔内轮胎微波硫化过程进行数值模拟,得到微波硫化过程中轮胎温度分布、轮胎体平均温度、微波利用率和最大温差。数据分析表明:轮胎体平均温度与微波利用率呈现良好的一次函数关系;半径为652mm、高度为470 mm的圆柱形谐振腔内的轮胎最大温差最小,温度分布最为均匀,加热效果最优。

左手材料对谐振腔内部电磁场分布的影响

在谐振腔的设计过程中,由于填充介质引起的损耗以及模式干扰导致谐振腔内部电磁场分布的优化受到限制,因而使得设计高品质因数的谐振腔变得困难。根据"左手材料"的特殊性质,运用电动力学理论对谐振腔内部电磁场分布进行计算研究,通过high frequency structure simulator(简称HFSS)仿真软件对谐振腔内的场分布进行模拟。计算结果显示,左手材料的填充可以改善谐振腔内部电磁场的分布。相对于传统材料而言,左手材料的填充可以使谐振腔内部中心部位的电磁场分布集中、电磁场强度增加,其中,电场强度可达到3.5009×10-1 V/m,比真空情况提高了13%,比填充空气时提高了4%;磁场强度可达到5.8722×10-3 A/m,比真空时提高了156%,比填充空气时提高了134%,高频仿真器的仿真数据与以上结果相吻合。该方法克服了传统材料对谐振腔内电磁场分布优化的局限性,为设计新型的谐振腔提供了一定的理论指导作用。

铷原子频标中微波腔HE_(111)模的谐振特性

采用模匹配法对铷原子频标中圆柱谐振腔HE_(111)模的谐振特性进行了理论分析。通过计算几种填充复杂结构介质的圆柱谐振腔的TE_(011)模的谐振频率,并与仿真结果相对照,验证了该方法的正确性。在此基础上,对腔泡位置、长度对HE_(111)模的谐振频率的影响进行了分析。其结论对于原子频标中谐振腔的设计及介质加载谐振腔理论的完善具有一定的理论指导价值。

铷频标中多层介质加载微波腔TE0模的谐振特性

采用模匹配法对铷原子频标中多层介质加载圆柱谐振腔TE_0模的谐振特性进行了分析.通过计算多种填充复杂结构介质的圆柱谐振腔的谐振频率并与已有结果相对照,验证了该方法的正确性,在此基础上分析了影响谐振频率的一些主要因素.采用的方法精确、有效,其结论对于原子频标中谐振腔的设计及介质加载谐振腔理论的完善具有一定的理论指导价值.

新型小铷钟微波腔谐振特性的研究

采用模匹配法对一种陶瓷介质填充的圆柱谐振腔TE011、TE111模的谐振特性进行了理论分析和软件仿真.计算了该种谐振腔的谐振频率,并与其他理论方法得到的仿真结果进行了比较,验证了理论方法的正确性.在此基础上,分析了陶瓷介质尺寸对谐振频率的影响.与目前铷钟广泛使用的微波腔相比,该种谐振腔腔体的体积在很大程度上得到减小,这对于铷原子钟小型化的实现具有重要的作用.

一种测量圆柱腔内壁介质薄膜厚度的方法

针对谐振腔传感器内壁水膜和盐垢会降低湿度测量精度的问题,文章提出一种用于测量圆柱腔内壁介质薄膜厚度的方法。此方法基于介质微扰法的原理,使用双曲余弦开缝形谐振腔作为传感器,工作于TE111模式来测量介质薄膜厚度。以水膜为例,理论推导了谐振腔水膜厚度与谐振频率的关系,并通过仿真分析了TE111模式准确测量水膜的可行性;采用矢量场方程的方法建立了TE111模式下谐振腔端面电流密度分布线的数学模型,并设计了双曲余弦开缝形谐振腔传感器。仿真结果表明:该谐振腔的电磁特性、辐射特性和流动特性均良好,电磁泄露率基本为0,取样误差为-1.25%,符合设计要求;可准确测量水膜、盐垢、油膜和污垢等介质薄膜的厚度,且它们的膜厚均与谐振频率偏移量呈线性关系,与理论相符。

TM_（010）模圆柱腔GUNN振荡器

本文论述了ＴＭ０１０模式圆柱腔ＧＵＮＮ振荡器的理论基础、设计原理与使用特点。这种振荡器在微波技术中作为中精度、小功率信号源在测量、雷达、微波通信、卫星通信以及微波报警器等方面有广泛的应用。

高次模碳纤维微波加热装置的设计与实验

为了使T300碳纤维达到微波石墨化的反应温度,需要对其进行微波加热实验。设计了一种基于TM110高次横磁波模式的碳纤维微波加热装置,该装置是一种圆柱形谐振腔,腔体两侧分别存在一个轴向电场最大值区域,理论上可以同时加热多束碳纤维。为了保证碳纤维的加热效率,在设计时需要同时兼顾腔体的谐振频率和阻抗匹配特性。使用仿真软件优化了耦合点的具体位置,并对优化后的圆柱形谐振腔进行了多物理场的耦合仿真。仿真结果表明:出口处碳纤维的表面温度最高,且靠近耦合点的左侧碳纤维温度高于右侧。实验结果与仿真结果较为吻合,验证了碳纤维微波加热的可行性和装置的有效性。

INPUT COUPLER FOR Ka BAND TE021 CIRCULAR ELECTRIC MODE OPERATION IN A GYROKLYSTRON AMPLIFIER

An input coupler for the TE021 circular electric mode in a gyroklystron amplifier through using TE811 as a transition coupling mode in a coaxial cavity has been proposed and numerically simulated in a frequency range of Ka-Band with HFSS code. The coupling efficiency of the TE021 mode and the suppression for the TE811 mode in the main cylindrical cavity are deliberately considered by adjusting the position and size of coupling holes as well as the radius of the drift tubes. The numerical results show that the TE21 mode can successfully be excited, and rational coupling efficiency and high mode purity for the TE021 mode in the cylindrical cavity can be reached for the engineering application of gyroklystron amplifier study.

C波段腔式束流位置监测器的结构设计

设计出工作于TM110模式的C波段腔式束流位置监测器,用MAFIA软件模拟谐振腔中的电磁场分布,并采用波导耦合的方法有效地解决了共模抑制问题,给出其仿真结果．计算了主要参数对于谐振腔频率的影响．并利用超外差原理设计出微波信号处理电路,最终转换成低频信号输出．

微波点火技术及其在汽油机上的应用

1传统火花塞点火方式的缺点火花塞点火应用于汽油机已经有100多年的历史。点火虽然从一开始的单点点火发展到了目前的多点点火,但却依然是沿用火花塞点火技术,而火花塞点火技术的进步却掩盖不了火花塞点火系统存在的问题。(1)火花塞点火方式造成的汽油机燃烧循环波动率要高于柴油机,且有研究表明燃烧循环波动率每增大1%,汽油机的指示热效率便降低1.5%。