Исследование эффективности взаимодействия микроволнового излучения с гранулированной диэлектрической средой

• Автор: Явчуновский, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 189 с. : ил.

Глава 1. Моделирование электродинамических и теплофизических процессов в диссипативном диэлектрическом слое, подвергаемом воздействию микроволнового излучения
1.1. Введение
1.2. Моделирование распространения электромагнитных волн в электродинамической системе с неоднородным диэлектрическим заполнением
1.3. Анализ пространственных и временных изменений диэлектрических параметров в слое, облучаемом электромагнитным полем
1.4. Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с диссипативной диэлектрической средой с учетом процессов тепло- и массообмена в диэлектрическом слое
1.5. Исследование процессов установления температуры, влагосодержания и давления в диэлектрическом слое без учета их взаимного влияния
1.5.1. Анализ процесса установления температуры
1.5.2. Анализ процесса установления влагосодержания
1.5.3. Анализ процесса установления давления
1.6. Выводы
Глава 2. Исследование процессов установления температуры, влагосодержания и давления в диэлектрическом слое, подвергаемом излучению магнетронного генератора с учетом их взаимного влияния
2.1. Исследование процессов установления термодинамических характеристик без учета воздействия электромагнитного поля
2.2. Воздействие электромагнитного поля на эволюцию термодинамических характеристик диэлектрической среды
2.3. Моделирование процессов в диэлектрике, находящемся в нагретой окружающей среде под воздействием электромагнитного поля
2.4. Экспериментальное исследование влияния отраженного от электродинамической системы сигнала на мощность генерации магнетрона
2.5. Изучение зависимости величины затягивания частоты магнетрона от параметров нагрузки
2.6. Выводы
Глава 3. Моделирование электродинамических структур для систем активного воздействия микроволнового излучения на диссипативную диэлектрическую среду
3.1. Моделирование систем с параллельным расположением плоскости апертуры излучателей и облучаемого диэлектрического слоя
3.2. Экспериментальное исследование электродинамических структур с параллельным расположением плоскости апертуры и облучаемого диэлектрического слоя
3.3. Моделирование электромагнитных полей в многомодовой электродинамической системе, возбуждаемой через продольные щели связи парами встречно направленных волноводов
3.4. Экспериментальное исследование распределения поля в прямоугольной камере с диэлектрической нагрузкой, возбуждаемой системой волноводов
3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основным предметом настоящей диссертационной работы является исследование факторов, влияющих на эффективность взаимодействия электромагнитного поля СВЧ с диэлектрической средой, изучение особенностей электродинамических и теплофизических процессов, протекающих под воздействием интенсивных электромагнитных полей в гранулированном диэлектрическом материале, находящемся в окружающей среде с иными температурой, давлением и влагосодержанием.
Актуальность работы. Широкое использование в промышленности физических процессов, основанных на взаимодействии с диссипативной диэлектрической средой мощных потоков электромагнитной энергии [1-15] стимулирует проведение научных исследований, направленных на изучение различных аспектов этих процессов [16-26]. Целью исследований является как описание физики явлений, наблюдаемых при воздействии электромагнитного поля на диссипативную диэлектрическую среду, так и поиск способов повышения эффективности и улучшения однородности взаимодействия.
Для решения этих проблем необходимы постановка ряда радиофизических и теплофизических задач, разработка методов расчета и программ численного моделирования для анализа явлений взаимодействия электромагнитного поля с диэлектриком, электрические и теплофизические свойства которого с течением времени изменяются под воздействием поля.
Решению подобных задач посвящено множество работ. К наиболее известным из них относятся работы Ю. С. Архангельского, Н. И. Девяткина [6,27-28], И. Ф. Бородина [7-8], В. А. Коломейцева [5,22], И. А. Рогова [29-32]. Выполненные в этих работах исследования опираются на математические модели тепло- и массообмена, созданные ранее для анализа закономерностей конвективного теплового обезвоживания. В частности, в работах А. В. Лыкова [33-40] были выведены системы уравнений тепло- и массообмена в подвергаемых тепловому воздействию объектах, которые впоследствии [27-32]
характеристик. В правой части каждого из этих уравнений остается только член, содержащий лапласиан только той характеристики, эволюция которой исследуется. Такие уравнения далее в тексте называются редуцированными. Результаты их решения излагаются в п.п. 1.5.1 - 1.5.3, а моделирования в рамках полной модели с целью анализа взаимного влияния трех основных изменяющихся в процессе тепло- и массообмена величин - влагосодержания, давления и температуры проводится в следующей главе.
1.5.1. Анализ процесса установления температуры Анализ процесса установления температуры проводится путем совместного решения уравнения распространения электромагнитного поля (1.37) и редуцированного уравнения, полученного из (1.59), фиксированием величин, т.е.

/ ГЄ л
, Фп г а +
ч с
ГБфп
У2Т + -^-. (1.75)

Поскольку обычно а »——ат5 [37], (1.75) можно упростить:

— = аУ2Т + -^-. (1.76)
5т ср
Чтобы установить влияние факторов, входящих в уравнения (1.37), (1.76) и граничное условие (1.63), на результаты решения этих уравнений, было выбрано по несколько значений величин каждой из характеристик (табл. 1.1).
Таблица 1
Значения параметров
Наименование параметра Обозначение Размерность Значения
Температуропроводность а м2/с 5-10'7. 10'7. 5-Ю'8
Характерный размер частицы м 0,01; 0,02; 0,05
Форма частиц - - пластина; цилиндр; сфера
Мощность электромагнитного излучения р кВт 0; 1,5
Коэффициент конвективного теплообмена ат Вт град-м2 1,5; 15;
1 Размерность параметров, приведенных в таблице 1.1 дальше в тексте не указывается.