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1 成果簡介 微波耦合加熱移動物體的過程，在數(shù)學(xué)與物理的建模上，通常認(rèn)為是極其復(fù) 雜的過程，普通人員很難掌握，另外，模擬仿真計算還極其耗時。 為解決此問題，我們利用運(yùn)動的相對性原理和不同物理量(電磁場、溫度場 和流場)在不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換，提出了一種計算微波耦合加熱移動物體的數(shù)值 計算方法。此法具有操作過程簡易，計算精度高且耗時少的特點(diǎn)，理論上，此計 算方法還適用于微波耦合電磁攪伴器時的加熱過程計算。 2 關(guān)鍵技術(shù) 從物理場的角度而言，微波加熱是一個典型的多物理場問題，主要涉及的是 電磁場與溫度場能量的轉(zhuǎn)換與傳導(dǎo)，以及流場（如周圍空氣）與加熱物之間的共 扼傳熱。 在現(xiàn)代工業(yè)與科研中，廣泛應(yīng)用微波加熱。如《Science》和《nature》，分 別在 2016 與 2018 年，刊登了利用微波制作石墨烯技術(shù)。但由于微波最大的缺 陷，就是加熱的不均勻性，又極大地影響了微波的應(yīng)用。 為了改善加熱的均質(zhì)性，通常使加熱物運(yùn)動，如旋轉(zhuǎn)或采用磁攪伴器。380 微波治療腫瘤，被國際醫(yī)學(xué)界稱為綠色療法，腫瘤細(xì)胞死亡最可能萎縮和死 亡在 42.5℃～43.5℃之間，溫度低了則治療腫瘤無效，而溫度高了，又會損傷周 圍健康器官，由于在人體上操作，故要非常謹(jǐn)慎的，所以又限制了微波應(yīng)用。若 能有一種快速預(yù)測的計算方法，能立即得到加熱的溫度場分布，則是一個非常有 意義的事！ 針對移動物體的微波加熱，傳統(tǒng)模型計算極其復(fù)雜，只有少量專業(yè)研究人員 會計算，一般人員很難掌握，同時計算又極其耗時。本方法在此方面進(jìn)行了大膽 的探索。 3 知識產(chǎn)權(quán)及項(xiàng)目獲獎情況 發(fā)表了一篇 SCI 論文，專門論述了該方法，詳見： 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 項(xiàng)目成熟度 該方法計算工作量小，計算方便，且精度高，適合加熱運(yùn)動物體或電磁攪拌 裝置，或同時加熱運(yùn)動物體及有電磁攪拌的情況。現(xiàn)在 CAD 與 CAE 技術(shù)發(fā)展非常 迅速。所以，理論上可以直接利用這些商業(yè)軟件進(jìn)行建模與計算。 5 投資期望及應(yīng)用情況； （1） 微波治療腫瘤方面。由于微波能夠穿透到腫瘤內(nèi)部，直接“殺死” 腫瘤細(xì)胞，理論上，遠(yuǎn)比高能射線如γ射線效果好，且對人體副作用小。先 前沒有廣泛使用，原因之一是不好控制加熱的不均勻性。若能在治療之前， 先預(yù)先計算出加熱物溫度場分布，即預(yù)測出溫度場的分布，則可以控制微波 直接“殺死”腫瘤細(xì)胞。 （2） 石墨烯的過程制作。 （3） 食品及其他工業(yè)與科研的應(yīng)用。 

本發(fā)明公開了一種醫(yī)療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，包括如下步驟：(1)將醫(yī)療垃圾焚燒飛灰與輔料充分混合，混合物中加入少量水并經(jīng)成型機(jī)造粒成型；(2)造粒成型并干燥得到顆粒生料，在顆粒生料周圍填充微波耦合劑粉末；(3)將填粉后的顆粒生料進(jìn)行微波燒結(jié)，燒結(jié)后冷卻至常溫得到多孔陶粒。本發(fā)明能夠借助飛灰中高含量活性炭在微波場中的“熱點(diǎn)”效應(yīng)將飛灰中二惡英即時徹底分解，同時將大部分重金屬包裹固化在燒結(jié)產(chǎn)物網(wǎng)格中，并將飛灰快速燒結(jié)成多孔陶粒，該陶粒可用于建筑集料或廢水濾料，在實(shí)現(xiàn)醫(yī)療垃圾焚燒飛灰無害化處理的同時進(jìn)一步將其資源化利用，一舉多得。

本發(fā)明的固支梁Ｔ型結(jié)間接加熱式微波信號檢測器由六端口固支梁耦合器，通道選擇開關(guān)，微波頻率檢測器，微波相位檢測器級聯(lián)構(gòu)成；六端口固支梁耦合器由共面波導(dǎo)，介質(zhì)層，空氣層和固支梁構(gòu)成；六端口固支梁耦合器的第一端口到第三端口、第四端口以及第一端口到第五端口、第六端口的功率耦合度相同，待測信號經(jīng)第一端口輸入，由第二端口輸出到第一間接加熱式微波功率傳感器，由第四端口和第六端口輸出到微波相位檢測器；由第三端口和第五端口輸出到通道選擇開關(guān)；通道選擇開關(guān)的第七端口和第八端口分別接間接加熱式微波功率傳感器，通道選擇開關(guān)

本發(fā)明的固支梁Ｔ型結(jié)間接加熱式微波信號檢測儀器由傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、ＭＣＳ５１單片機(jī)和液晶顯示四大模塊組成，傳感器由六端口固支梁耦合器，通道選擇開關(guān)，微波頻率檢測器，微波相位檢測器級聯(lián)構(gòu)成；六端口固支梁耦合器的第一端口到第三端口、第四端口以及第一端口到第五端口、第六端口的功率耦合度相同，待測信號經(jīng)第一端口輸入，由第二端口輸出到第一間接加熱式微波功率傳感器，由第四端口和第六端口輸出到微波相位檢測器；由第三端口和第五端口輸出到通道選擇開關(guān)；通道選擇開關(guān)的第七端口和第八端口分別接間接加熱式微波功率傳感器，通

本發(fā)明的固支梁間接加熱在線式未知頻率微波相位檢測器由六端口固支梁耦合器，通道選擇開關(guān)，微波頻率檢測器，微波相位檢測器級聯(lián)構(gòu)成；六端口固支梁耦合器由共面波導(dǎo)，介質(zhì)層，空氣層和固支梁構(gòu)成；共面波導(dǎo)在ＳｉＯ２層上，固支梁的下方為介質(zhì)層，兩個固支梁之間的共面波導(dǎo)長度為λ／４；第一端口到第三端口、第四端口及到第五端口、第六端口的功率耦合度相同，待測信號經(jīng)第一端口輸入，由第二端口輸出到下級處理電路，由第四端口和第六輸出到微波相位檢測器，由第三端口和第五端口輸出到通道選擇開關(guān)；通道選擇開關(guān)的第七端口和第八接間接加

本發(fā)明的固支梁直接加熱在線式已知頻率微波相位檢測器由六端口固支梁耦合器，微波相位檢測器，直接加熱式微波功率傳感器；六端口固支梁耦合器由共面波導(dǎo)，介質(zhì)層，空氣層和固支梁構(gòu)成；共面波導(dǎo)制作在ＳｉＯ２層上，固支梁的下方沉積介質(zhì)層，并與空氣層，固支梁共同構(gòu)成耦合電容結(jié)構(gòu)，兩個固支梁之間的共面波導(dǎo)長度為λ／４；六端口固支梁耦合器的第一端口到第三端口、第四端口以及第一端口到第五端口、第六端口的功率耦合度相同，待測信號經(jīng)六端口固支梁耦合器的第一端口輸入，由第三端口和第五端口輸出到直接加熱式微波功率傳感器，由第四端

本發(fā)明的固支梁Ｔ型結(jié)直接加熱式微波信號檢測器由六端口固支梁耦合器，通道選擇開關(guān)，微波頻率檢測器，微波相位檢測器，直接加熱式微波功率傳感器級聯(lián)構(gòu)成；兩個固支梁之間的共面波導(dǎo)長度為λ／４；六端口固支梁耦合器的第一端口到第三端口、第四端口以及第一端口到第五端口、第六端口的功率耦合度分別相同，待測信號經(jīng)第一端口輸入，并由第二端口輸出直接加熱式微波功率傳感器，由第四端口和第六端口輸出微波相位檢測器，由第三端口和第五端口輸出通道選擇開關(guān)；通道選擇開關(guān)的第七端口和第八端口接直接加熱式微波功率傳感器，通道選擇開關(guān)的

本發(fā)明的固支梁間接加熱在線式已知頻率微波相位檢測器由六端口固支梁耦合器、微波相位檢測器和間接加熱式微波功率傳感器級聯(lián)構(gòu)成；六端口固支梁耦合器由共面波導(dǎo)，介質(zhì)層，空氣層和固支梁構(gòu)成；共面波導(dǎo)制作在ＳｉＯ２層上，固支梁的下方沉積介質(zhì)層，并與空氣層共同構(gòu)成耦合電容結(jié)構(gòu)，兩個固支梁之間的共面波導(dǎo)長度為λ／４；六端口固支梁耦合器的第一端口到第三端口、第四端口及第一端口到第五端口、第六端口的功率耦合度分別相同，待測信號經(jīng)六端口固支梁耦合器的第一端口輸入，由第三端口和第五端口輸出到間接加熱式微波功率傳感器，由第四

“秸稈還田”是增加土地有機(jī)碳含量提高土地持續(xù)生產(chǎn)能力及節(jié)省人力物 力的有效方法。但是此法達(dá)到預(yù)期效果的時間周期長，而且容易造成耕地問題 保水性變差等一系列問題。據(jù)調(diào)查，我國僅因氮肥流失造成的損失每年在 400 億元以上，且部分地區(qū)由于施肥不當(dāng)已引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。 數(shù)據(jù)顯示：若將土壤有機(jī)質(zhì)含量提高 1%的話，相當(dāng)于土壤從空氣中凈吸收 了 306 億噸 CO2。每增加 0.1 個百分點(diǎn)的土壤有機(jī)質(zhì)含量就可釋放 600-800 千克 /公頃的糧食生產(chǎn)潛力。如果將秸稈經(jīng)過熱解炭化轉(zhuǎn)化為生物炭，并與化肥進(jìn)行 調(diào)質(zhì)處理后施用可實(shí)現(xiàn)兩全其美。 

1 成果簡介 微波耦合加熱移動物體的過程，在數(shù)學(xué)與物理的建模上，通常認(rèn)為是極其復(fù) 雜的過程，普通人員很難掌握，另外，模擬仿真計算還極其耗時。 為解決此問題，我們利用運(yùn)動的相對性原理和不同物理量(電磁場、溫度場 和流場)在不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換，提出了一種計算微波耦合加熱移動物體的數(shù)值 計算方法。此法具有操作過程簡易，計算精度高且耗時少的特點(diǎn)，理論上，此計 算方法還適用于微波耦合電磁攪伴器時的加熱過程計算。 2 關(guān)鍵技術(shù) 從物理場的角度而言，微波加熱是一個典型的多物理場問題，主要涉及的是 電磁場與溫度場能量的轉(zhuǎn)換與傳導(dǎo)，以及流場（如周圍空氣）與加熱物之間的共 扼傳熱。 在現(xiàn)代工業(yè)與科研中，廣泛應(yīng)用微波加熱。如《Science》和《nature》，分 別在 2016 與 2018 年，刊登了利用微波制作石墨烯技術(shù)。但由于微波最大的缺 陷，就是加熱的不均勻性，又極大地影響了微波的應(yīng)用。 為了改善加熱的均質(zhì)性，通常使加熱物運(yùn)動，如旋轉(zhuǎn)或采用磁攪伴器。 微波治療腫瘤，被國際醫(yī)學(xué)界稱為綠色療法，腫瘤細(xì)胞死亡最可能萎縮和死 亡在 42.5℃～43.5℃之間，溫度低了則治療腫瘤無效，而溫度高了，又會損傷周 圍健康器官，由于在人體上操作，故要非常謹(jǐn)慎的，所以又限制了微波應(yīng)用。若 能有一種快速預(yù)測的計算方法，能立即得到加熱的溫度場分布，則是一個非常有 意義的事！ 針對移動物體的微波加熱，傳統(tǒng)模型計算極其復(fù)雜，只有少量專業(yè)研究人員 會計算，一般人員很難掌握，同時計算又極其耗時。本方法在此方面進(jìn)行了大膽 的探索。 3 知識產(chǎn)權(quán)及項(xiàng)目獲獎情況 發(fā)表了一篇 SCI 論文，專門論述了該方法，詳見： 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 項(xiàng)目成熟度 該方法計算工作量小，計算方便，且精度高，適合加熱運(yùn)動物體或電磁攪拌 裝置，或同時加熱運(yùn)動物體及有電磁攪拌的情況。現(xiàn)在 CAD 與 CAE 技術(shù)發(fā)展非常 迅速。所以，理論上可以直接利用這些商業(yè)軟件進(jìn)行建模與計算。 5 投資期望及應(yīng)用情況； （1） 微波治療腫瘤方面。由于微波能夠穿透到腫瘤內(nèi)部，直接“殺死” 腫瘤細(xì)胞，理論上，遠(yuǎn)比高能射線如γ射線效果好，且對人體副作用小。先 前沒有廣泛使用，原因之一是不好控制加熱的不均勻性。若能在治療之前， 先預(yù)先計算出加熱物溫度場分布，即預(yù)測出溫度場的分布，則可以控制微波 直接“殺死”腫瘤細(xì)胞。 （2） 石墨烯的過程制作。 （3） 食品及其他工業(yè)與科研的應(yīng)用。