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微波耦合加热移动物体的一种计算方法
发布时间: 2022-03-14
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
新技术
行业领域：
其他
成果介绍
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 ***℃～***℃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！
327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, ***, ***, “A method for coupled
microwave heating process and heat transfer simultaneously of moving
objects,” Journal of Food Processing and Preservation, vol. 42, ***,
e13468, *** ***
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。
成果亮点
团队介绍
成果资料
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