摘要：针对传统微波等离子体装置存在着功率小、处理效率低、激发场强不够高、在一定程度上制约了微波等离子体的工业应用的问题,本文提出了一种三端口椭圆聚焦型大功率微波等离子体炬装置的设计方法,根据椭圆的光学结构,并基于有限元分析法电磁仿真优化了椭圆腔体。仿真与实验结果表明该装置能量聚焦区域的电场能量通过外激发能激发出等离子体,可用于处理固体废弃物,其对于以后的大功率多端口微波等离子体装置的设计也有一定的指导意义。

摘要：针对传统水负载销钉调节复杂、动态调节范围小等问题,提出了基于渐变折射率超材料的高效新型水负载。利用折射率径向连续分布的超材料调控微波,建立了电磁场仿真模型,模拟不同介电常数下水负载吸收微波能的能力。进一步的,基于分层离散方式实现器件的实际制造,设计了由均匀各向同性介质材料交替组成的同心层状结构,于波导内实现了2.45 GHz微波的高效吸收,并制备实验样品进行了对比验证,证实了该吸收器件的高效性,微波能量利用率均达到90%。该方法实现的水负载无需销钉调配,具有较宽的动态调节范围,在温度流速变化而导致的水介电剧变时,仍能实现大功率微波的高效吸收。

摘要：针对现有微波等离子体射流装置微波功率低、射流长度短和能量利用率低等问题,本文设计了一种圆脊压缩结构(可增强波导内电场强度)的等离子体射流装置,两个矩形波导分别经转换器连接圆脊波导,以双端口方式馈入微波能量,激发出大功率、高长度的等离子射流,可应用于工业处理危险固废等。使用COMSOL软件建立了圆脊模型,仿真结果表明,双端口微波能量反射较低,电场强度可达到1.54×10^(5) V/m,经实验测量,能量利用率可达到88%,于圆脊波导的石英管内产生稳定等离子体射流,高度可达400 mm。

摘要：为克服水面清理机器船结构复杂、清理难度大和效率低等问题,提出并研发一种涡旋式水面清洁机器人。此机器人以产生涡旋卷入垃圾为设计原理,结构简单且自适应能力强,就其机械体系结构及动力系统、清洁系统、供能系统和通信系统等展开详细阐述。研究结果表明:该机器人能够实现水面垃圾清理,能保护环境和高效利用资源,对我国水域清理起到较为重要的意义。