基于ADI-FDTD的微波加熱模型研究.pdf

1、由于普遍存在介電損耗，材料在微波場(chǎng)中會(huì)受熱升溫，而高溫對(duì)很多微波系統(tǒng)的工作可靠性和效率都有較大影響，例如微波燒結(jié)以及各類微波器件的發(fā)熱等都屬于這類問(wèn)題。無(wú)論對(duì)于利用微波加熱的系統(tǒng)還是避免這種熱效應(yīng)的系統(tǒng)，了解微波加熱的機(jī)理以及受熱介質(zhì)內(nèi)部溫度的分布及其變化規(guī)律是非常必要的。
　　 要掌握介質(zhì)內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布光靠反復(fù)的試驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且事實(shí)上材料內(nèi)部的溫度分布也很難通過(guò)試驗(yàn)的方法得到。因此，為了分析微波作用于材料時(shí)的加熱效應(yīng)，

2、我們通過(guò)將電磁理論與傳熱學(xué)相結(jié)合，建立了統(tǒng)一的微波-熱模型。利用該模型可對(duì)介電材料受熱的非線性過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到其溫度分布規(guī)律和變化的時(shí)域過(guò)程。從而用以指導(dǎo)微波加熱或高頻電子系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之能夠達(dá)到預(yù)期的要求，以減少實(shí)際工作中的盲目性，減少人力和物力的投入。也可通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)，用以研究不同參數(shù)對(duì)介質(zhì)受熱的影響。這樣的工作無(wú)論對(duì)工業(yè)生產(chǎn)還是科學(xué)研究都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，其模擬和分析方法在微波加熱技術(shù)等相關(guān)的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)

3、展前景。
　　 本文工作主要包括以下四個(gè)方面：
　　 1、建立了基于ADI-FDTD的微波-熱耦合數(shù)學(xué)模型，并對(duì)微波-熱模型傳熱邊界算法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 2、為了獲得最佳的腔體結(jié)構(gòu)，使用三維電磁仿真軟件HFSS對(duì)微波加熱用燒結(jié)腔進(jìn)行了仿真和優(yōu)化。
　　 3、為了驗(yàn)證該數(shù)學(xué)模型的可行性，使用MATLAB軟件編程建立了微波加熱物理模型，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明本文提出的思路是可行的。