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微波耦合加热移动物体的一种计算方法
1 成果简介 微波耦合加热移动物体的过程,在数学与物理的建模上,通常认为是极其复杂的过程,普通人员很难掌握,另外,模拟仿真计算还极其耗时。为解决此问题,我们利用运动的相对性原理和不同物理量(电磁场、温度场和流场)在不同坐标系之间转换,提出了一种计算微波耦合加热移动物体的数值计算方法。此法具有操作过程简易,计算精度高且耗时少的特点,理论上,此计算方法还适用于微波耦合电磁搅伴器时的加热过程计算。 2 关键技术 从物理场的角度而言,微波加热是一个典型的多物理场问题,主要涉及的是电磁场与温度场能量的转换与传导,以及流场(如周围空气)与加热物之间的共扼传热。 在现代工业与科研中,广泛应用微波加热。如《Science》和《nature》,分别在 2016 与 2018 年,刊登了利用微波制作石墨烯技术。但由于微波最大的缺陷,就是加热的不均匀性,又极大地影响了微波的应用。为了改善加热的均质性,通常使加热物运动,如旋转或采用磁搅伴器。微波治疗肿瘤,被国际医学界称为绿色疗法,肿瘤细胞死亡最可能萎缩和死亡在 42.5℃~43.5℃之间,温度低了则治疗肿瘤无效,而温度高了,又会损伤周围健康器官,由于在人体上操作,故要非常谨慎的,所以又限制了微波应用。若能有一种快速预测的计算方法,能立即得到加热的温度场分布,则是一个非常有意义的事! 针对移动物体的微波加热,传统模型计算极其复杂,只有少量专业研究人员会计算,一般人员很难掌握,同时计算又极其耗时。本方法在此方面进行了大胆的探索。 3 知识产权及项目获奖情况 发表了一篇 SCI 论文,专门论述了该方法,详见:PU GUANGYi, PU CHENG XI, J. WANG, C. F. SONG, “A method for coupled microwave heating process and heat transfer simultaneously of moving objects,” Journal of Food Processing and Preservation, vol. 42, no.1,e13468, 2018. DOI: 10.1111/jfpp.13468. 4 项目成熟度 该方法计算工作量小,计算方便,且精度高,适合加热运动物体或电磁搅拌装置,或同时加热运动物体及有电磁搅拌的情况。现在 CAD 与 CAE 技术发展非常迅速。所以,理论上可以直接利用这些商业软件进行建模与计算。 5 投资期望及应用情况; (1) 微波治疗肿瘤方面。由于微波能够穿透到肿瘤内部,直接“杀死”肿瘤细胞,理论上,远比高能射线如γ射线效果好,且对人体副作用小。先前没有广泛使用,原因之一是不好控制加热的不均匀性。若能在治疗之前,先预先计算出加热物温度场分布,即预测出温度场的分布,则可以控制微波直接“杀死”肿瘤细胞。 (2) 石墨烯的过程制作。 (3) 食品及其他工业与科研的应用。 
江南大学 2021-04-11
微波耦合加热移动物体的一种计算方法
1 成果简介 微波耦合加热移动物体的过程,在数学与物理的建模上,通常认为是极其复杂的过程,普通人员很难掌握,另外,模拟仿真计算还极其耗时。为解决此问题,我们利用运动的相对性原理和不同物理量(电磁场、温度场和流场)在不同坐标系之间转换,提出了一种计算微波耦合加热移动物体的数值计算方法。此法具有操作过程简易,计算精度高且耗时少的特点,理论上,此计算方法还适用于微波耦合电磁搅伴器时的加热过程计算。 2 关键技术 从物理场的角度而言,微波加热是一个典型的多物理场问题,主要涉及的是电磁场与温度场能量的转换与传导,以及流场(如周围空气)与加热物之间的共扼传热。在现代工业与科研中,广泛应用微波加热。如《Science》和《nature》,分别在 2016 与 2018 年,刊登了利用微波制作石墨烯技术。但由于微波最大的缺陷,就是加热的不均匀性,又极大地影响了微波的应用。为了改善加热的均质性,通常使加热物运动,如旋转或采用磁搅伴器。微波治疗肿瘤,被国际医学界称为绿色疗法,肿瘤细胞死亡最可能萎缩和死亡在 42.5℃~43.5℃之间,温度低了则治疗肿瘤无效,而温度高了,又会损伤周围健康器官,由于在人体上操作,故要非常谨慎的,所以又限制了微波应用。若能有一种快速预测的计算方法,能立即得到加热的温度场分布,则是一个非常有意义的事! 针对移动物体的微波加热,传统模型计算极其复杂,只有少量专业研究人员会计算,一般人员很难掌握,同时计算又极其耗时。本方法在此方面进行了大胆的探索。 3 知识产权及项目获奖情况 发表了一篇 SCI 论文,专门论述了该方法,详见:PU GUANGYi, PU CHENG XI, J. WANG, C. F. SONG, “A method for coupled microwave heating process and heat transfer simultaneously of moving objects,” Journal of Food Processing and Preservation, vol. 42, no.1,e13468, 2018. DOI: 10.1111/jfpp.13468. 4 项目成熟度 该方法计算工作量小,计算方便,且精度高,适合加热运动物体或电磁搅拌装置,或同时加热运动物体及有电磁搅拌的情况。现在 CAD 与 CAE 技术发展非常迅速。所以,理论上可以直接利用这些商业软件进行建模与计算。 5 投资期望及应用情况 (1) 微波治疗肿瘤方面。由于微波能够穿透到肿瘤内部,直接“杀死”肿瘤细胞,理论上,远比高能射线如γ射线效果好,且对人体副作用小。先前没有广泛使用,原因之一是不好控制加热的不均匀性。若能在治疗之前,先预先计算出加热物温度场分布,即预测出温度场的分布,则可以控制微波直接“杀死”肿瘤细胞。 (2) 石墨烯的过程制作。 (3) 食品及其他工业与科研的应用。 
江南大学 2021-04-13
一种变压器有载分接开关的参数测试方法及装置
本发明提供一种变压器有载分接开关的参数测试方法及装置,该方法包括获取变压器有载分接开关的交流电压波形以及过渡电流波形;通过对过渡电流波形进行派克变换,计算电流幅值,根据电流幅值变化数据通过离线辨识算法,判定变压器有载分接开关切换过程各阶段,得出相应的过渡时间,计算变压器有载分接开关过渡电阻瞬时值。本发明通过对交流过渡电流信号进行派克变换,并设计离线辨识算法,准确计算出过渡电阻瞬时值,作为变压器有载分接开关是否正常的判据。保障了变压器有载分接开关的安全使用。与传统的交流测试法相比较,本发明能够准确辨识有载分接开关过渡过程各个阶段并计算出过渡电阻值,误差小,符合国家电力行业标准。
中国农业大学 2021-04-11
一种强化载氧体氧化再生的化学链燃烧空气反应器
本发明属于流化床和多相流领域,特别涉及一种强化载氧体氧化再生的化学链燃烧空气反应器;包括反应室、第一提升管、复合式内构件和第二提升管;所述反应室的侧壁设置给料口,底部设置空气入口;所述反应室和第一提升管之间采用第一渐缩管连接;所述第一提升管与第二提升管之间安装有复合式内构件;所述复合式内构件包括第二渐缩管、环形内构件、导向管、支撑板和倾斜式环形内构件;解决了现有技术中提升管内载氧体径向分布不均、氧化再生效率不高的问题,可以有效延长载氧体的停留时间,提高大粒径载氧体的氧化再生效率,从而提高化学链燃烧效率。
东南大学 2021-04-11
【吉林广播电视台】【相约高博会】共享发展新机遇 共创美好新未来
共享发展新机遇 共创美好新未来
吉林新闻 2025-05-27
一种建筑物多层地下结构支护施工方法及支护装置
本发明涉及一种建筑物多层地下结构支护施工方法及支护装置,按照如下方法进行,挖掘工作井、安装工作井支护装置、挖掘水平挖掘井、安装水平挖掘井装置,继续向下挖掘工作井、安装对应的工作井支护装置、挖掘水平挖掘井、安装水平挖掘井装置,依次类推从上到下进行工作井和水平挖掘井的挖掘及支护装置的安装,施工方便,能够从上到下进行支护,在挖掘的过程中进行支护装置的安装,进一步提高了低下施工的安全性,减少了低下施工的安全隐患和地面下陷的风险。
聊城大学 2025-01-08
机电系统教学实验台
“机电系统教学实验台”是北京科技大学机电工程研究所研制出的一种用于各层次机电专业或机械工程及自动化专业教学的实验设备。设备造价相当于国外同类设备的1/3~1/2。该实验设备为一台模拟的自动生产线,集机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术为一体,是一台典型的机电一体化产品。 系统概述 设备设四个加工工位,工件为35×35×8mm的方形铝件,料库中可存放15个工件。自动循环过程是: 卸料阻挡定位块升起;2.机械手爪抓取已加工工件、提升、旋转至卸料位,松开工件,工件由坡形滑道滑入工件箱内;3.卸料阻挡定位块下降;4.机械手爪转至取料位、下降、抓取工件、上升并旋转至工作台的上料位、下降、放入待加工工件;5.刀具旋转、快进;6.刀具工进;7.刀具延时停留;8.刀具快退、停转;9.旋转工作台定位销松开;10.工作台旋转90°;11.工作台定位销定位锁紧;12.推料缸送出一个工件至取料位。 除刀具旋转和工作台旋转两个运动外,其余动作均由气缸驱动,使用可编程控制器控制,通过编制难易不同的软件,即可做不同实验内容的实验。 本体装置占地750×600mm,高700mm,重量约50Kg,可以放置在一个1500×700mm的普通写字台面上,其余空间可放置一台用于编程的计算机。 机械系统 机械系统分为四个主要部件: 1.刀具进给部件:刀具旋转由一台220V、6W的交流电机驱动。转轴前端装有钻夹头,安装一把钻头做为刀具。刀具主轴由一个导杆气缸带动完成进给运动。导杆气缸上装有三个磁性开关,检测原位、快工进转换位及延时停留位。 2.工作台部件:工作台面上设有四个工位,其中一个为上下料位,与之成180°的工位是加工位,另外两个工位可增设其他加工刀具。工作台有两种形式,一种形式是电机驱动型,采用一台220V、6W的交流电机,通过i=50的减速器带动台面旋转,该电机有调速系统,调整范围是0~350转/分;另一种形式为气缸驱动型,气缸推动装有链条的推板运动,链传动带动工作台旋转。工作台由定位气缸实现工作台的定位夹紧。气缸上装有两个磁性开关,检测定位和松开两个位置。台面下端还装有三个传感器,一个接近开关检测台面的90°换位,另两个光电开关检测上下料位和加工位的工件有无。 3.运料机械手部件:该机械手属四自由度机器人。旋转气缸使大臂可在上料位、卸料位和取料位三个位置间旋转、停留。因此,旋转气缸上分别装有三个检测开关,升降气缸使机械手升降,实现提起和放下工件的动作,并有两个开关检测;机械手爪采用指形气缸并装有相应夹爪,实现夹紧和松开工件的运动,也由两个开关检测。为使大臂在卸料处停转,还设置了卸料阻挡气缸。当需要卸料时,则挡块升起,档住大臂;落下时,可允许大臂转至料库的取料位。因此,这两个动作位置也由两个磁性开关检测。 4.料库:料库可存放15个工件。出料时,推料气缸通过推杆将最下一层的工件推出,沿着出料导槽送到取料位,挡块使工件准确定位。当推杆在气缸牵引下缩回后,料库中的工件下降一层,以备下次推料。除推料气缸装有两个位置检测开关外,在料库的存料位置和取料位置分别装了两个接近开关,以检测料库和取料位处是否有料。 气动控制系统 气动控制元件均选用日本SMC的产品,并在设计中尽可能多的选择了各种不同形式的气缸。主要有导杆气缸、普通气缸、旋转气缸、薄形气缸和手指缸。意图是使学生认识不同类型的气缸,以及气动元件的选择与机械设计间的密切关系。控制阀使用汇流板安装,选择了两位五通电磁阀、三位五通电磁阀和两位三通电磁阀。气源选用普通的空气压缩机,经三联件向系统供给压力空气。各气缸的调速元件选用机构紧凑、安装方便的软管快插式管接头型单向节流阀。管路均使用软管连接,接头为快插式管接头,这样便于学生在实验中自己动手配管,多次插拔管路。 电气控制系统 电器控制系统的核心是可编程控制器。选用西门子S7系列224型产品,并配两块8入和一块16入/16出扩展模块。PLC由专用电源供电。整个系统共有41个输入点及18个输出点。用实验台上的个人电脑编出梯形图程序,由传输线将程序送入PLC中。传感器均选用日本OMRON产品. 保护开关、调速盒、端子排以及全部电气元件均安装在与实验台面垂直的立板上,所有的元件面向操作者开放,以便学生一目了然地学习电气控制原理和动手接线配线。 操作箱装在实验台面的前端,共装有显示灯及开关16个。即总开关、电源显示、手自动选择、报警显示、复位、钻头升降、定位伸缩、手指松夹、出料、转台旋转、手指升降、手指旋转、手指阻挡、钻头旋转、启动和急停按钮。
北京科技大学 2021-04-11
试验台翻转机构
本实用新型所述的是一种简单的用于自动化控制教学的试验台翻转机构。包括实验台,试验台支架, 控制器件安装板,安装板上部的支撑转轴,用于安装板的旋转;安装板下部装有小型伸缩缸,可以实现安 装板的转动。本实用新型的优点是结构简单,可以根据安装板上控制元器件不同的位置,实验者作任意角 度的调整,以方便控制元器件的安装。 
南京工程学院 2021-04-11
机电系统教学实验台
北京科技大学机电工程研究所于2000年研制出的一种教学实验设备——“机电系统教学实验台”。它是一台模拟的自动加工生产线,融合了机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术,属典型的机电一体化产品。 设备设四个工位,即三个加工工位和一个上下料工位。主要机械部件有刀具进给部件、旋转工作台部件、运料机械手部件和料库部件。工件为35×35×8mm的方形铝件,料库中可存放15个工件。 本体装置占地750×600mm,高700 mm,重量约50kg,可以放置在一个1500×700mm的普通写字台面上,其余空间可放置一台用于编程的计算机。 气动控制元件均选用日本SMC的产品,并在设计中尽可能多的选择了各种不同形式的气缸。控制阀使用汇流板安装。气源选用普通的空气压缩机。各气缸的调速元件选用机构紧凑、安装方便的软管快插式管接头型单向节流阀。管路均使用软管连接,接头为快插式管接头,这样可便于学生在实验中自己动手配管,多次插拔管路。 电器控制系统的核心是可编程控制器。选用西门子S7系列224型产品,并配一块8入和一块16入/16出扩展模块。用实验台上的个人电脑编出梯形图程序,由传输线将程序送入PLC中。传感器均选用日本OMRON产品. 在实验台上可进行演示、测绘、拆装、接线配管、编程和调试等多项实验,学生可根据自己的意愿灵活设计实验。 用于高等教育、职业教育、成人教育等各层次机电专业、自动化专业或机械工程及自动化专业教学的实验设备。它适用于金工实习、专业课教学、教学实践、生产实习和毕业设计等教学环节。其设备造价相当于国外同类设备的1/3~1/2。
北京科技大学 2021-04-13
一种摄影显示台
本实用新型公开了一种摄影显示台,包括显示器框体、显示器主机、控制台及设置在显示器背面的摄影装置;显示器框体包含外框体和内框体,控制台上设有若干个与显示器主机相连的快捷操作键,控制台上还设有控制模块,控制模块通过传导线分别连接各快捷操作键,摄影装置包括摄影头、摄影盖、伸缩杆体、伸缩盘,摄影头端部连接摄影盖,摄影盖呈漏斗状,摄影盖两端设有同等大小的圆孔,摄影盖末端连接伸缩杆体且伸缩杆体嵌入在摄影盖内,伸缩杆体对接伸缩盘,伸缩盘与控制台连接。实现了摄影图像的效果调整,改进了现有技术结构的不足,又可在实际摄影过程中缩短取镜距离,解决了与摄影信息能实时并且摄影画面可调的实时操作。
青岛农业大学 2021-04-13
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