微波作為一種綠色高效能源已經(jīng)在工業(yè)界被廣泛應用,也常常用于微波萃取等需要對液體加熱的領(lǐng)域。通常情況下,液體的對流將有助于液體的均勻加熱,而微波加熱時則有所不同,在使用微波加熱的液體時,人們發(fā)現(xiàn)頂部的溫度總是最高的。微波加熱液體這種溫度分布不均勻的現(xiàn)象,極大的影響了微波在微波萃取等化工領(lǐng)域的應用。另一方面,在大多數(shù)微波能工業(yè)應用中,常常采用多支磁控管來低成本地增大微波功率,但多支磁控管同時供能,必然存在磁控管間的互相影響,需要更為精細的設(shè)計,做好匹配,以提高效率、均勻性和安全性。本文針對上述問題,主要做了如下工作:1.在COMSOL Multiphysics中建立了電磁場-溫度場-流場的多物理場耦合仿真模型,考慮了加熱物體的介電特性,傳熱特性以及流體特性會隨溫度發(fā)生變化。對微波爐復熱米飯,加熱水以及酒精進行了仿真分析和實驗驗證。解釋了微波加熱液體中的部分對流造成微波加熱液體時溫度頂層高于底層的現(xiàn)象。2.利用截止波導對普通玻璃杯進行了改進。通過多物理場仿真分析了不同高度的水以及不同長度的截止波導對微波加熱水的均勻性和效率的影響。仿真結(jié)果表明在某些情況下微波加熱水的均勻性和效率都均有提升。3... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及其目的
    1.2 微波加熱應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
    1.3 本文內(nèi)容與創(chuàng)新點
第二章 微波加熱相關(guān)理論
    2.1 微波加熱原理
    2.2 波導調(diào)配器
    2.3 諧振腔理論
        2.3.1 矩形諧振腔的場分布
        2.3.2 諧振腔的體積微擾
    2.4 COMSOL Multiphysics多物理場耦合仿真原理
    2.5 本章小結(jié)
第三章 微波加熱液體溫度均勻性研究
    3.1 微波加熱的多物理場仿真與實驗
        3.1.1 多物理場仿真模型與實驗裝置
        3.1.2 微波復熱米飯的仿真與實驗
        3.1.3 微波加熱水的仿真與實驗
        3.1.4 微波加熱酒精的仿真與實驗
    3.2 微波加熱液體中的部分對流分析
    3.3 微波均勻加熱液體容器設(shè)計
        3.3.1 仿真結(jié)果分析
        3.3.2 均勻加熱實驗
    3.4 本章小結(jié)
第四章 采用4支磁控管的工業(yè)微波爐優(yōu)化設(shè)計
    4.1 采用4支磁控管的工業(yè)微波爐優(yōu)化仿真
        4.1.1 模型參數(shù)
        4.1.2 腔體高度仿真
        4.1.3 波導調(diào)諧螺釘半徑仿真
        4.1.4 波導調(diào)諧螺釘插入深度仿真
    4.2 采用4支磁控管的工業(yè)微波爐多物理場仿真
        4.2.1 多物理場仿真模型
        4.2.2 仿真結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后期工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]波導管中調(diào)諧螺釘位置對廢橡膠裂解能耗的影響[J]. 李志華,郭楠.  橡膠工業(yè). 2018(05)
[3]矩形微波腔體雙饋口位置與加熱效率仿真及驗證[J]. 宋瑞凱,張付杰,楊薇,李淑國,郝鐸,姚斌.  昆明理工大學學報(自然科學版). 2017(06)
[4]基于優(yōu)化兩端口微波爐結(jié)構(gòu)的加熱均勻性和加熱效率研究[J]. 辛磊,楊曉慶.  真空電子技術(shù). 2016(03)
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碩士論文
[1]工業(yè)微波爐腔體電磁場仿真與優(yōu)化[D]. 王明翔.昆明理工大學 2014
[2]微波爐電磁場仿真設(shè)計匹配研究[D]. 陳又鮮.電子科技大學 2013
[3]微波復熱米飯過程溫度分布規(guī)律的研究以及傳熱模型的建立[D]. 李春香.江南大學 2010
[4]微波爐打火問題的改善及其腔體的優(yōu)化設(shè)計[D]. 鄭成迎.電子科技大學 2008
[5]微波加熱化學反應中多物理場的數(shù)值計算與實驗[D]. 葉君永.四川大學 2006



本文編號：3670637