Процесс взаимодействия электромагнитных волн с термопараметрическими материалами в волноводных и резонаторных структурах

• Автор: Салахов, Тимур Рамилевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Глава 1 Математическое моделирование процесса преобразования электромагнитной энергии в тепловую в термопараметрическом материале в СВЧ установках волноводного и резонаторного типов
1.1 Математическая модель процесса нагрева термопараметрических материалов в СВЧ установках волноводного и резонаторного типов
1.2 Методы решения внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для рабочих камер резонаторного и волноводного типа частично заполненных термопараметрическим материалом
1.3 Оперативная математическая модель численного решения совместной ВКЗЭиТ для произвольных волноводных и резонаторных структур, частично заполненных термопараметрическим материалом
1.4 Алгоритм и программа численного решения ВКЗЭиТ для устройств СВЧ нагрева термопараметрических материалов на основе волноводных и резонаторной структуры
Глава 2 Исследование взаимодействия электромагнитного поля с диэлектрическим термопараметрическим материалом в установках СВЧ нагрева на основе резонаторных и волноводных структур
2.1 Численное определение собственных параметров и структуры электромагнитного поля
2.2 Вычисление структуры поверхностного тока во временной области на граничной поверхности исследуемой волноводной или резонаторной структуры

2.3 Вычислительная погрешность методики определения собственных параметров и структуры электромагнитного

поля волноводных или резонаторных структур

Глава 3 Электротехнология обработки термопараметрических материалов в СВЧ поле
3.1 Влияние изменения физических свойств термопараметрического материала на собственные электродинамические параметры нагревательной камеры в рабочем диапазоне температур
3.2 Исследование структуры электромагнитного поля в рабочей камере, частично заполненной термопараметрическим материалом
3.3 Исследование условий обеспечения равномерного СВЧ нагрева диэлектрических материалов в камере на основе прямоугольного резонатора
3.4 Вычисление времени нагрева термопараметрического материала при СВЧ обработке в конвейерной установке поперечного типа с рабочей камерой на основе волноводов сложных сечений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Широкое распространение среди электротехнологических процессов термообработки диэлектрических материалов получил нагрев посредством электромагнитной энергии сверхвысоких частот. Это вызвано рядом причин:
- интенсификацией процесса за счет объемного нагрева изделия;
- «стерильностью» в процессе воздействия;
- «хорошим качеством» обработки за счет более равномерного распределения удельных тепловых источников по всему по всему объему;
- возможностью автоматического управления технологическим процессом посредством изменения уровня подводимой СВЧ мощности и частоты.
В то же время использование СВЧ энергии обладает и рядом недостатков. Так, опасность электромагнитного излучения для обслуживающего персонала и современные мировые нормативы на излучение вынуждают предпринимать ряд дорогостоящих мер по защите окружающей среды и обслуживающего персонала [1]. Стоимость электроэнергии делает в ряде случаев не выгодным использование более качественного, но и более дорогого способа обработки материалов, и вынуждает добиваться повышения КПД электротехнологических установок СВЧ нагрева. Также существенным недостатком является то, что режим термообработки диэлектрических материалов зависит от их формы и от электро- и теплофизических параметров, которые, как правило, имеют нелинейную зависимость от температуры.
Последнее обстоятельство привело к тому, что электротехноло-гические установки специализированного назначения, например, на

В этом случае в соответствии с рис. 3 ^-компоненты можно интерполировать, используя следующие выражения:
Е"х«,],к)
ЕпМ,],к)
Е”Лі,],к)
Е"М,]+Х-,к) + Е"М,]-^,к)
(1.51)
Учтём, что для вектора Ё с проекциями Ех, Еу, Ег в прямоугольной системе координат справедливо [56]:
Ё2=Ех2 + Еу: + Ег2. (1.52)
Подставляя (1.52) в формулу (1.12), учитывая выражения (1.51), получаем удельную объёмную плотность тепловых источников дч(і,],к) в сеточных узлах (і,],к) в момент времени Т = п-Ат: ч;(і,],к)=с7п-,0(і,],к))-((Е:(і,],к))2+(Е;(і,],к))2+(Е:(і,],к))2). (1.53)
Таким образом, заменяя производные в уравнении теплопроводности (1.11), разностными операторами (1.35-1.37) получаем эквивалентное алгебраическое уравнение для внутренних точек:
Ґ(і,],к)-Г1(і,],к)

ат(Г'(и,к)У
ГІ(і+1,Ік)-2-ГІ(и,к)+Г(і-1,],к)
(Ас)2

, ,к)+г,(и-1,к),
Н ;
(Ау)2
, Г!(іІ],к+1)-2-Г,(и,к)+Г1(и,к-1)

(Ах)2
Я"(і>],к)

(1.54)
ст(Гг(и,к))‘р0(Г*О,],к))