СВЧ-устройства равномерного нагрева диэлектрических материалов на основе квазистационарных волноводных структур

• Автор: Шакин, Константин Валериевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 231 с. : ил.

1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ; ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С ПОГЛОЩАЮЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ В РАБОЧИХ КАМЕРАХ СВЧ- НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ВОЛНОВОДНОГО И РЕЗОНАТОРНОГО ТИПОВ
1.1. Обеспечение однородного тепловыделения в обрабатываемом материале в СВЧ- установках волноводного и резонаторного типов
1.2. Внутренняя краевая задача электродинамики для произвольных волноводных и резонаторных структур частично заполненных диэлектрическим или поглощающим материалом
1.3. Методы численного анализа сложных электродинамических систем с частичным диэлектрическим или поглощающим заполнением
2. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ ДЛЯ ВОЛНОВОДНЫХ И РЕЗОНАТОРНЫХ СТРУКТУР ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ С ЧАСТИЧНЫМ ЗАПОЛНЕНИЕМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ИЛИ ПОГЛОЩАЮЩИМ МАТЕРИАЛОМ
2.1. Программа численного решения ВКЗЭ для волноводных и резонаторных структур произвольной формы с частичным заполнением диэлектрическим или поглощающим материалом
2.2. Тестирование алгоритма и программы расчета собственных электродинамических параметров волноводных и резонаторных структур на
МКРиМКЭ
2.31 Исследование диапазонных свойств полых ВСС со скругленным^ емкостным зазором
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЧ- НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК РАВНОМЕРНОГО НАГРЕВА ВОЛНОВОДНОГО И РЕЗОНАТОРНОГО ТИПОВ
3.1. Диапазонные свойства собственных электродинамических параметров и структуры электромагнитного поля в ВСС цилиндрического профиля с частичным диэлектрическим заполнением
3.2. Дисперсионные свойства собственных электродинамических параметров и структуры электромагнитного поля квазистационарных ВСС цилиндрической формы с произвольным поглощающим заполнением
3.3. Исследование структуры электромагнитного поля и собственных электродинамических параметров резонаторов с частичным диэлектрическим заполнением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы.
В основе многих технологий современного производства продукции различного назначения лежит термообработка материалов. Одним из перспективных направлений улучшения качества термообработки диэлектрических материалов является использование в качестве источника тепла энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот. СВЧ- технологии нагрева и сушки- диэлектрических материалов являются высокоэффективными экологически чистыми технологиями высокого уровня.
При этом к СВЧ нагревательным устройствам предъявляется ряд требований: они должны при минимальной металлоемкости конструкции обеспечивать высокотемпературный, интенсивный и равномерный нагрев поглощающих материалов.
Как правило, эти требования удовлетворяются выбором соответствующих значений таких параметров базовых элементов рабочих камер СВЧ, как критическая длина волны основного типа, широкополосность, глубина проникновения и напряженность поля в области взаимодействия.
Применяющиеся в настоящее время в качестве рабочих камер СВЧ простые волноведущие структуры хотя и являются хорошо изученными и простыми в изготовлении, но в ряде случаев, не могут удовлетворить предъявляемым требованиям.
Одним из путей расширения функциональных возможностей СВЧ нагревательных устройств является применение линий передачи
После записи уравнения Гельмгольца (1.17) в конечных разностях для каждого узла получаем систему линейных алгебраических уравнений, которая в матричной форме будет иметь вид:
АХ = ЛВХ,. (1-46)
Здесь А- сильно разреженная матрица, ее размер зависит от числа узлов сетки и равен его квадрату, Л- собственные значения ВКЗЭ, матрица В имеет размерность матрицы А, X- вектор-столбец узловых значений искомой функции. Таким образом, искомая краевая задача сводится к проблеме нахождения собственных значений Л и собственных функций (структуры ЭМГ поля) , для решения которой в настоящее время существуют высокоэффективные точные методы[50-52], что позволяет решать ВКЗЭ достаточно высокого уровня сложности
Среди современных методов вычислительной математики, применяемых в настоящее время для определения собственных электродинамических параметров и моделирования полей в волноводных и резонаторных системах МКЭ занимает одно из самых ведущих мест.
Из теории МКЭ [53-55] известно, что формулировка данного метода может быть как вариационного; так и проекционного типа. В основе вариационного подхода лежит минимизация некоторого функционала, являющегося эквивалентной вариационной постановкой задачи, что приводит к системе линейных алгебраических уравнений. Проекционная формулировка или метод взвешенных невязок также приводит к отысканию минимума, но