Моделирование СВЧ нагревательных установок с равномерным объемным тепловыделением на волноводах сложных сечений, частично заполненных поглощающим материалом

• Автор: Хомяков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАМЕР СВЧ НАГРЕВА С РАВНОМЕРНЫМ ОБЪЕМНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ НА ВОЛНОВОДАХ СЛОЖНЫХ СЕЧЕНИЙ НЕРЕГУЛЯРНОГО
ТИПА
1.1 Обеспечение равномерного тепловыделения в рабочих
КАМЕРАХ СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ
1.2 Метод конечных элементов для решения задач
ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
1.3 Функциональное назначение программы
2. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ ДЛЯ ВОЛНОВОДНЫХ
СТРУКТУР ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ,
ЧАСТИЧНО ИЛИ ПОЛНОСТЬЮ ЗАПОЛНЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИМ МАТЕРИАЛОМ
2.1 Особенности решения матричных задач, возникающих при
РЕШЕНИИ ВНУТРЕННЕЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
2.2 Оптимизация матричных структур возникающих при
РЕШЕНИИ ВНУТРЕННЕЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
2.3 Погрешность результата численного решения задачи
2.3.1 Проблема собственных значений
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ КАМЕР СВЧ С РАВНОМЕРНЫМ ОБЪЕМНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ
3.1 Особенности компьютерной реализации конечно
ЭЛЕМЕНТНОГО АЛГОРИТМА И ТЕСТИРОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.2 Влияние геометрических характеристик волноводов
СЛОЖНЫХ СЕЧЕНИЙ НА СОБСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ
3.3 Зависимость коэффициента затухания от геометрии ВСС и
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАМЕР С РАВНОМЕРНЫМ ОБЪЕМНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Термообработка различных материалов электромагнитным полем СВЧ играет важную роль во многих технологиях современного производства. При этом одной из основных задач СВЧ энергетики является создание нагревательных установок с равномерным тепловыделением в объеме обрабатываемого материала. Хорошо известны меандровые системы на прямоугольном волноводе (ПрВ), предназначенные для СВЧ нагрева листовых и ленточных материалов, где для обеспечения равномерности по ширине образца используется от восьми до десяти прямолинейных отрезков волноводного тракта. Примером другого подхода к решению данной проблемы могут служить конструкции на круглом волноводе (КВ) конусообразной формы, в которых возбуждается волна Hoi, а также целый ряд конструкций рабочих камер СВЧ на ПрВ, КВ, коаксиале, предназначенных для аналогичных целей [ 4 ].
Однако в данных микроволновых системах осуществить равномерное объемное тепловыделение удается лишь для определенных объектов, например, в тонких поглощающих пленках или листовых материалах. Для объектов другой формы равномерность поля основной волны в плоскости поперечного сечения камеры уже не приемлема. Кроме того, уменьшение продольных размеров камеры оказывает сильное влияние на одномодовый режим работы установки, то есть, может привести как к прекращению процесса распространения электромагнитной волны, так и к возникновению высших типов волн.

глобальных матриц уравнения ( 2.1 ) таким образом чтобы обеспечить минимальную ширину ленты.
Дискретизация задачи проводится МКЭ с привлечением метода взвешенных невязок.
Решение начинается с ввода исходных данных о геометрии поперечного сечения волновода и заполнения, а так же о комплексных диэлектрических проницаемостях сред. Введением эквивалентных граничных условий типа электрической и магнитной стенки учитыв ается симметричность структуры. Отдельная процедура, офор мленная в виде подпрограммы ОКН>_МОВЕЪ, вырабатывает конечн о-элементное разбиение области; в данной программе в качестве элемента разбиения используется линейный треугольник, что дает возможность наиболее точно аппроксимировать поперечное сечение волновода сложной формы. Данная процедура является модификац ией программы, предложенной в работе [ 24].
Для конструирования дискретной модели рассматриваемой области в программе ¥СА используется предварительное разбиение на зоны - квадратичные чет ырехугольные элементы.
Процедура автоматизированной триангуляции позволяет моделировать двумерные области, которые составляются из прямоугольников и треугольников, границы которых могут быть описаны как прямыми линиями так и кривыми второго порядка. Сам квадратичный четырехугольник обладает значительной гибкостью - он может использоваться в качестве прямоугольника, четырехугольника о бщего вида и треугольника