本文關(guān)鍵詞：圓柱形微波加熱器的效率及均勻性仿真優(yōu)化研究

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【摘要】：微波加熱具有快速、高效、可選擇性加熱等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中均得到廣泛應(yīng)用。然而,不同的加熱對(duì)象將在微波加熱腔中形成不同的電磁場(chǎng)分布,進(jìn)而產(chǎn)生不同的加熱效率和均勻性。為提高微波加熱效率和均勻性,有必要對(duì)加載不同加熱對(duì)象時(shí)微波加熱腔內(nèi)的電磁場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行探索。基于HFSS電磁仿真軟件,本文分析研究一種圓柱形微波加熱器加載不同介質(zhì)時(shí)的加熱效率和均勻性,主要工作概括如下:分析概述用于微波加熱腔設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),包括有限元理論、諧振腔理論、微擾理論及HFSS軟件在微波反應(yīng)腔設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。利用HFSS電磁仿真軟件仿真分析了圓柱形微波加熱器饋口位置及長(zhǎng)度,內(nèi)筒半徑及高度,負(fù)載種類及尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)微波加熱器加熱效率的影響。研究結(jié)果顯示,圓柱形微波加熱器的加熱效率受各設(shè)計(jì)參數(shù)影響:(1)當(dāng)兩饋口間的夾角大于120?時(shí),饋口處的回波較小,絕大部分微波能量被加熱對(duì)象吸收,加熱效率相對(duì)較高;(2)當(dāng)饋口長(zhǎng)度大于30mm時(shí),饋口長(zhǎng)度對(duì)加熱效率的影響趨于穩(wěn)定;當(dāng)饋口長(zhǎng)度介于80mm~90mm間則具有稍高的加熱效率;(3)當(dāng)內(nèi)筒半徑與高度之差介于200mm~250mm時(shí),具有最高的加熱效率;(4)當(dāng)負(fù)載介質(zhì)厚度為介質(zhì)中有效電磁波波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)最高的加熱效率。仿真結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化后的加熱效率最高可達(dá)99%。基于HFSS及加熱均勻性評(píng)價(jià)方法,研究了饋口數(shù)量及具有凹弧面的內(nèi)筒壁結(jié)構(gòu)對(duì)圓柱形微波加熱器加熱均勻性的影響。研究結(jié)果顯示,圓柱形加熱腔體的內(nèi)筒壁具有凹弧面結(jié)構(gòu)時(shí),能向多個(gè)方向散射較為集中的電磁波,促使電磁能量在加熱腔經(jīng)歷多次反射,從而在加熱腔中獲得更為均勻的電磁能量場(chǎng)分布,有效提高了微波加熱的均勻性:相比光滑內(nèi)筒結(jié)構(gòu),在不犧牲加熱效率的前提下,凹弧面內(nèi)筒壁結(jié)構(gòu)能整體提升加熱均勻性10.7%,對(duì)平面電場(chǎng)分布均勻性的改善最高則可達(dá)25.8%。
【關(guān)鍵詞】：圓柱形微波加熱器 微波能量場(chǎng)分布 凹弧面內(nèi)筒 加熱效率 加熱均勻性
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM924.76
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 微波及其特性9-10
• 1.1.1 微波9
• 1.1.2 微波波段的劃分9-10
• 1.1.3 微波的特點(diǎn)10
• 1.2 微波加熱原理10-11
• 1.3 研究意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 研究意義11-12
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 第2章 微波加熱器結(jié)構(gòu)及理論基礎(chǔ)14-28
• 2.1 圓柱形微波加熱器的組成結(jié)構(gòu)及工作原理14-15
• 2.1.1 磁控管14
• 2.1.2 波導(dǎo)14
• 2.1.3 諧振腔14-15
• 2.2 圓柱形諧振腔15-24
• 2.2.1 諧振腔的模場(chǎng)分量及諧振模式15-20
• 2.2.2 諧振腔的基本特性參數(shù)20-22
• 2.2.3 微擾理論22-24
• 2.3 波導(dǎo)的激勵(lì)24
• 2.4 有限元法24-25
• 2.5 HFSS仿真軟件25-28
• 第3章 圓柱形微波加熱器加熱效率的仿真優(yōu)化28-53
• 3.1 圓柱形微波加熱腔28-32
• 3.2 圓柱形微波加熱腔模型的建立32-41
• 3.3 加負(fù)載粉煤灰時(shí)的仿真優(yōu)化41-45
• 3.4 加負(fù)載秸稈灰時(shí)的仿真優(yōu)化45-48
• 3.5 加負(fù)載瀝青時(shí)的仿真優(yōu)化48-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第4章 圓柱形微波加熱器加熱均勻性的仿真優(yōu)化53-71
• 4.1 圓柱形微波加熱器的模型53
• 4.2 加熱均勻性分析方法53-56
• 4.2.1 電場(chǎng)分布與加熱效果的關(guān)系53-54
• 4.2.2 電場(chǎng)分布取樣方法54-56
• 4.2.3 均勻性評(píng)價(jià)方法56
• 4.3 饋.數(shù)量對(duì)加熱均勻性的影響56-64
• 4.3.1 具有2個(gè)饋.的加熱均勻性56-59
• 4.3.2 具有3個(gè)饋.的加熱均勻性59-61
• 4.3.3 具有4個(gè)饋.的加熱均勻性61-64
• 4.3.4 小結(jié)64
• 4.4 兩種內(nèi)筒壁對(duì)加熱均勻性的影響64-70
• 4.4.1 光滑內(nèi)筒壁64-66
• 4.4.2 凹弧面內(nèi)筒壁66-69
• 4.4.3 兩種內(nèi)筒壁的加熱均勻性對(duì)比69
• 4.4.4 小結(jié)69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第5章 總結(jié)及展望71-73
• 5.1 論文總結(jié)71-72
• 5.2 工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與基金77-78
• 致謝78

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 雷文強(qiáng);曾葆青;張海;;微波爐腔體阻抗匹配的計(jì)算機(jī)模擬[A];第十二屆全國(guó)微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

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本文編號(hào)：1103474