利用有限元分析软件的二次开发技术以实现异型Tripe-TEM传输室特性阻抗计算的参数化

本文介绍有限元分析软件——ANSYS的二次开发技术,利用该软件的技术,开发了Tripe-TEM传输室三维特性阻抗计算的参数化通用模块。与传统计算方法相比,采用参数化通用模块计算不仅提高了计算的效率,也能有效地控制计算的精确度。

空气单蓄热室状加热炉内传输过程的数值模拟

以某企业拟建的高温蓄热实验炉为研究对象,对该炉内发生的流动、燃烧和传热过程进行了数值模拟,得到了炉内速度场、温度场和浓度场的分布情况.通过分别改变空气喷口和燃料喷口间的夹角、空气喷口的长宽比来优化炉内的流场和温度场.结果表明,空气喷口水平交角对炉内温度场均匀性的影响很大,当空气喷口水平交角为8°时炉内温度均匀性最好;在空气喷口长宽比为3∶1的情况下,可以改善炉内温度场的均匀性,以避免产生局部高温区.

EUT对TEM传输室特性阻抗影响的边界元分析

采用边界元法分析了金属箱体的受试设备对横电磁波传输室特性阻抗的影响 .计算结果表明 ,当受试设备不满足“三分之一准则”时 ,对特性阻抗的影响达 5Ω以上 ,当满足“三分之一准则”时 ,对特性阻抗的影响小于 2Ω .测量结果证实了计算方法的有效性 。

蓄热式燃烧器蓄热室传输特性试验研究

研究了流体流经蓄热室的阻力特性系数和传热系数与结构参数和操作参数之间的关系。通过试验分析了单位球层上的无因次阻力 (单位阻力系数 )与孔隙度、流体速度、温度的依变关系 ,提出在实际应用中的处理方法 ;分析了传热系数受蓄热球填充层中气流速度和材质的影响及烟气的排放温度与换向时间、蓄热体蓄热 /放热能力的关系。

高频传输室过渡接头内导体的形状优化设计

研制吉赫兹横电磁波传输小室，其过渡接头的结构设计尤为关键．运用电磁学中的能量对偶法精确求解GTEMcell中过渡接头部分的特性阻抗，通过建立和求解精确的过渡接头内导体侧边曲线方程，对内导体侧边形状进行优化设计．改进了以往GTEMcell过渡接头内导体侧边采取直线过渡的近似设计方法，解决了高频输入转接头的设计制作难题，保证了高频传输室的整体性能．测试结果表明：采用优化设计过渡接头内导体研制的传输室在0．4～15GHz的频带范围内，电压驻波比均小于1．5，其综合性能明显高于优化设计前的高频传输小室．

宽频带GTEM传输室接头的优化设计

研制宽频带的吉赫横电磁波传输室,其高频输入接头的设计尤为关键。采用有限积分技术进行输入转接头的驻波比计算,利用软件建立仿真计算模型对内导体过渡段、介质垫片结构和圆形到方形处的结构进行优化,从而解决高频输入转接头的设计制作难题,保证了吉赫横电磁波传输室的整体性能。测试结果表明,采用此接头研制的传输室工作频率上限达18GHz,电压驻波比小于1.5。

TEM传输室置入金属EUT后场分布的边界元分析

横电磁波传输室广泛应用于电磁兼容试验中,当置入受试设备后,其中的场分布会发生扰动。本文采用边界元法分析了横电磁波传输室中置入金属箱体的受试设备后场分布的规律,对受试设备所受暴露场的场强进行了计算,并提出了具体的估算方法。对空载时横电磁波传输室的场分布进行了测量,测量结果证实了计算方法的正确性。

一种直接计算ATEM传输室谐振频率的简单方法

提出一种新的半解析方法,分析并计算了非对称横电磁波传输室谐振频率,通过计算等效为终端开路和短路的非均匀传输线的谐振频率计算了非对称横电磁波传输室谐振频率.采用矩量法计算了中间过程的电容分布和沿传输线的特性阻抗.通过解传输线阻抗转移公式和终端输入阻抗的气隙电容表达式的联立方程得出了数值结果.

TEM传输室多层介质支撑特性阻抗的数值分析

采用边界元法分析了芯板支撑对TEM传输室特性阻抗的影响。介绍了建模方法，以及边界元法计算多介质区域特性阻抗的基本思想。计算结果表明：芯板支撑对特性阻抗的影响比较显著，随材料介电常数的不同，影响值一般为2-5Ω左右。测量结果与计算结果基本吻合。提出的数值计算方法有助于TEM传输室的设计。

非对称横电磁波传输室分布电容和特性阻抗的计算

本文推导了一种计算非对称横电磁波传输室分布电容和特性阻抗的简单、有效的方法。此法物理意义明确，既能计算主段，又能计算过渡段的分布电容；既能计算大型，又能计算中小型横电磁波室。经适当修正不但可计算有限厚度内导体板横电磁波室，亦可近似计算零厚度内导体板横电磁波室的分布电容和特性阻抗。对１．２ｍ×１．２ｍ主段截面ＡＴＥＭ室进行了数值计算，结果表明：有限厚度内导体板ＡＴＥＭ室计算结果与文献给出的的结果吻合；而零厚度内导体板ＡＴＥＭ室特性阻抗则小于文献给出的结果，与实际测量结果存在差距。

横电磁传输室中生物组织加热过程的分析

横电磁传输室 ( TEM Cell)被广泛应用在微波化学和生物电磁学的实验研究中。采用有限时域差分 ( FDTD)算法 ,对一些典型的生物组织在 TEM Cell中接受小功率微波照射的情况下的温度变化过程进行了计算。结果表明该温升是一个不可忽视的因素 ,必须得到充分的重视。

一种圆锥形横电磁波传输室的分析

给出一种新型横电磁波传输室—圆锥形横电磁波传输室 ,并在球坐标系下采用时域有限差分 ( FDTD)法对其场分布进行计算 ,分析了高阶模的影响 ,确定了传输室的上限工作频率范围。分析和计算结果表明 ,圆锥形横电磁波传输室的电场极化方向可任意改变 ,上限工作频率可达4 GHz。

圆锥形横电磁波传输室特性的分析

在球坐标系下采用时域有限差分 (FDTD)法对新型结构的圆锥形横电磁波传输室的场分布和均匀性进行了计算 ,分析了高阶模对场分布均匀性的影响 ,由此确定了圆锥形横电磁波传输室的上限工作频率范围 .

EUT对TEM传输室基本特性影响的边界元分析

采用边界元法分析了不同尺寸的良导体受试设备 (EquipmentUnderTest ,EUT)对TEM传输室特性阻抗和场分布的影响 ,并估算了敏感度测试中EUT所承受暴露场强的大小。计算结果表明 :与空载时相比当EUT满足“1/ 3准则”时 ,TEM传输室的特性阻抗下降值小于 2Ω ,EUT上、下方场强增加 3～ 4dB ,EUT上部所承受暴露场强比通常的估算方法高约 4～ 6dB。

横电磁传输室理论与技术的若干问题

横电磁传输室(TEM cell)由于其全封闭式结构,不会污染环境或影响操作人员的健康,因而比敞开式带状线测试室优越。从内部场分布看,扁结构(矩形截横面)优于方结构(方形横截面)。电磁场数值解法(先求导积分方程然后化为矩阵代数方程)不仅对传统结构有效,而且可用来计算一些可想象的新结构。文中给出了作者针对小型室和中型室进行大量测试得到的实验结果。并据此导出了最高可用频率(UUFL)的经验公式。最后,提出了在今后研究工作中应优先解决的问题。

国内对横电磁传输室的研究

主要论述如下几个问题:(1)我国学者对横电磁传输室理论的研究情况及成果;(2)对高阶模的模式判别、截止频率、谐振频率、最高可用频率问题的讨论;(3)关于我国学者提出的设计上的新思想和新方法;(4)对未来的展望及建议。对某些国内学术界尚有分歧的问题作了研讨,提出了横电磁传输室电压驻波比第一谐振峰频率与横向尺寸关系的经验曲线,讨论了与研制GTEM有关的问题。

横电磁波传输室的性能评估

为了对横电磁波传输室的性能做出评估,分别使用HFSS仿真软件和测试仪器对TEMCell的电压驻波比和插入损耗进行了分析,通过两种方法得到的结论符合性较好,证明了仿真模型的有效性。通过仿真分析得到了TEMCell的电磁场分布,找到了TEMCell中场分布均匀的区域,为今后的实际使用提出了建议。

应用B样条有限元法计算横电磁波传输室中高次模的截止频率

提出了应用B样条有限元法求解横电磁波传输室中高次模截止频率的方法 ,编制了计算机程序 ,计算了多个TE模和TM模的截止频率 。

GTEM传输室特性阻抗的三维有限元分析

采用有限元法对GTEM传输室的特性阻抗进行了三维分析。沿球面波的方向截取GTEM传输室的一段作为计算模型,通过分段多角度计算,求出芯板的最佳张角。考虑芯板厚度对阻抗的影响给出了芯板优化方案。在有限元分析软件AN SYS下开发了计算特性阻抗的用户模块,提高了设计效率。由于本文提出的计算方法能更好地逼近场分布的真实情况,因而具有较高的计算精度。

吉赫横电磁波传输室传输特性的宽频带分析

吉赫横电磁波传输室(GTEM cell)上限工作频率可达几个吉赫,因而在电磁兼容测量中得到越来越广泛的重视和应用。本文在非正交坐标系下采用FDTD(时域有限差分)法求解电磁波在GTEM cell中的传输特性,给出了GTEM cell中TEM模的横向分布和纵向分布,分析了高阶模对场分布均匀性的影响,由此确定了GTEM cell的上限工作频率范围,计算及分析结果对GTEM cell的设计和使用具有重要意义。