单元运动状态下微波加热的动力学及控制机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61801399
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0119.电磁场与波
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:杨世菊; 陈继阳; 曹正然; 李遵斌;
- 关键词:
项目摘要
The moving elements have been widely applied in microwave heating, but they can still lead to the issues of uneven heating and unsafe heating, due to the lack of theories for describing the temperature response in the elements’ motion and the difficulties of obtaining the hot spot’s information. In order to control the heating process real-time, accurately and safely, the dynamical analysis of temperature response is investigated and the mechanism of controlling the hot spot’s temperature is also explored in this project. First, using the intrinsic mode functions, the temperature response of arbitrary positions inside the heated media can be obtained and the controlling properties can be analyzed, which is also verified by the numerical method with transformation optics. Then, the locations and temperature values of the hot spot can be found by inversion with the temperature history varying with time in experiments. Finally, based on the information of hot spots, the mechanisms are developed to control the spots during the heating process, which is verified by the proposed numerical methods and experiments. This study can be a scientific fundamental and theoretical support for clean, high-efficient and safe microwave applicators, which will benefit for the strategic goal of energy saving and emission reduction in our country.
虽然可运动单元已经广泛应用于微波加热领域,但是由于缺乏理论和方法研究单元运动状态下被加热媒质的温度响应过程以及难以获得“热点”的信息,导致媒质和反应器被烧毁等事故频发。针对以上问题,本项目将在前期科学创新基础上,提出从动力学角度研究单元运动状态下被加热媒质的温度响应特性,并以此为基础探索控制加热过程中“热点”温度的作用机理,最终实现对单元运动状态下微波加热过程的实时精确安全控制。通过本征模展开方法,提炼出温度响应的传递函数以及设计出相应的控制算法,并采用基于变换光学的多物理场算法模拟分析其加热的控制过程。在此基础上,结合温度传感器随时间变化的数据反演并控制“热点”的温度,并采用前期提出的基于变换光学的数值方法以及实验分别进行验证。本项目的研究能为微波反应器的发展提供科学依据和理论支撑,对节能减排具有积极的意义。
结项摘要
虽然可运动单元已经广泛应用于微波加热领域,但是由于缺乏理论和方法研究单元运动状态下被加热媒质的温度响应过程以及难以获得“热点”的信息,导致媒质和反应器被烧毁等事故频发。针对以上问题,本项目提出了提出从动力学角度研究单元运动状态下被加热媒质的温度响应特性,并以此为基础探索了控制加热过程中“热点”温度的作用机理,最终实现对单元运动状态下微波加热过程的实时精确安全控制。首先,本项目提出了基于变换光学方法解决了单元运动过程中难以模拟计算的问题。其次,根据模式展开,本项目研究了单元运动状态下温度响应特性,为提供高性能的控制算法打下了基础。然后,根据温度响应特性,构建了反演预测热点的新型算法。最后,搭建了两款实际系统,成功实现了消除“热点”的目标,受到了评阅人的高度评价。本项目的实施为微波反应器的发展提供科学依据和理论支撑,对节能减排具有积极的意义。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Surrounding Dielectrics for Reducing Heating Concentrations of Spheres in Microwave Applicators With Moving Elements
用于降低具有移动元件的微波辐射器中球体的加热浓度的周围电介质
- DOI:10.1109/tmtt.2021.3101205
- 发表时间:2021-11
- 期刊:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
- 影响因子:4.3
- 作者:Yinhong Liao;Tao Hong;Junjie Chen;Yuhang Wang;Xinhao Dong;Wei Xiao;Changhao Feng;Shiyuan Wang
- 通讯作者:Shiyuan Wang
Improved algorithm for calculating electric field in microwave applicators of irregular shapes with elements in translation
计算具有平移元件的不规则形状微波辐射器电场的改进算法
- DOI:10.1002/mmce.21573
- 发表时间:2018-10
- 期刊:International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering
- 影响因子:1.7
- 作者:Liao Yinhong;Xiao Wei;Wu Zhiyan
- 通讯作者:Wu Zhiyan
Abnormal absorption of subcritical water posts in microwave heating
微波加热中亚临界水柱的异常吸收
- DOI:10.1002/mmce.21770
- 发表时间:2019-04
- 期刊:International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering
- 影响因子:1.7
- 作者:Yinhong Liao;Wu Zhiyan;Huang Kama
- 通讯作者:Huang Kama
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