Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Взаимодействие электромагнитных волн с поглощающими средами и специальные СВЧ-системы равномерного нагрева

Диссертация: Взаимодействие электромагнитных волн с поглощающими средами и специальные СВЧ-системы равномерного нагрева
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проведено исследование причин возникновения ложных решений внутренней краевой задачи электродинамики для произвольных волноводных структур, частично заполненных диэлектрическим материалом, которые характеризуются разрывом дисперсионных кривых приведенной постоянной распространения волны и структуры ЭМГ поля не удовлетворяющей нулевой дивергенции вектора напряженности магнитного поля. Показано… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА I. СОВМЕСТНАЯ ВНУТРЕННЯЯ КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНЫХ волноводных СТРУКТУР, ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИМ МАТЕРИАЛОМ
    • 1. Л Основные условия обеспечения однородной плотности, рассеиваемой в поглощающем материале ЭМГ мощности, в СВЧ системах с бегущей волной
      • 1. 2. Классификация сред, используемых в технике и энергетике СВЧ
      • 1. 3. Математическая модель процесса взаимодействия электромагнитных волн с поглощающими средами в произвольных, частично заполненных, волноводных структурах
      • 1. 4. Удельная плотность тепловых источников в термопараметрических поглощающих средах
      • 1. 5. Математическая модель процесса нагрева поглощающих СВЧ мощность материалов в волноводных структурах произвольного поперечного сечения
  • ГЛАВА II. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ СОВМЕСТНОЙ ВНУТРЕННЕЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ СТРУКТУР, ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИМ МАТЕРИАЛОМ

2.1 Современные тенденции развития метода конечных элементов при решении внутренней краевой задачи электродинамики для произвольных волноводных структур, частично заполненных диэлектриком или поглощающим материалом.

2.2 Конечно-элементный алгоритм совместной математической модели процесса взаимодействия электромагнитных волн с поглощающими средами и их нагрева в произвольных волноводных структурах.

2.3 Ложные решения внутренней краевой задачи электродинамики для произвольных волноводных структур, частично заполненных диэлектрическим материалом, возникающие при использовании метода конечных элементов.

2.4 Программная реализация модифицированного алгоритма численного решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для произвольных волноводных структур, частично заполненных поглощающим материалом.

2.5 Тестирование конечно-элементного алгоритма внутренней краевой задачи электродинамики.

ГЛАВА III. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЛНОВОДОВ СЛОЖНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ С ЧАСТИЧНЫМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ИЛИ ПОГЛОЩАЮЩИМ ВКЛЮЧЕНИЕМ.

3.1 Дисперсионные свойства собственных электродинамических параметров и структуры ЭМГ поля ВСС, полностью заполненных диэлектриком или поглощающим материалом.

3.2 Электродинамические характеристики и структура ЭМГ поля ВСС, частично заполненных диэлектриком или поглощающим материалом.

3.3 Электродинамические свойства и структура ЭМГ поля волноводных структур, частично заполненных термопараметрическим материалом, электрофизические и тепловые свойства зависят от температуры нагрева.

ГЛАВА IV. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ВОЛНОВОДНЫХ СТРУКТУР СЛОЖНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ, ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИМ СВЧ МОЩНОСТЬ МАТЕРИАЛОМ.

4.1 Методы расчета структуры теплового поля в сложных электродинамических системах, частично заполненных поглощающим материалом.

4.2 Тепловые свойства волноводов сложных сечений с частичным поглощающим включением при естественном теплообмене с окружающей средой.

4.3 Обеспечение равномерного нагрева материалов в сложных электродинамических системах с бегущей волной при однородной удельной плотности тепловых источников.

ГЛАВА V. СОЗДАНИЕ СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С БЕГУЩЕЙ ВОЛНОЙ И РАВНОМЕРНЫМ НАГРЕВОМ НА ОСНОВЕ КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ ВОЛНОВОДОВ СЛОЖНЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ.

5.1 Плавные линейные согласующие переходы между стандартными волноводами и волноводными структурами сложного поперечного сечения.

5.2 Плавные нелинейные согласующие переходы между стандартными волноводами и волноводами сложных поперечных сечений.

5.3 Основные принципы создания СВЧ нагревательных систем с бегущей волной и равномерным нагревом диэлектрических материалов на основе нерегулярных квазистационарных волноводов сложного поперечного сечения.

5.4 Конструкции рабочих камер СВЧ систем с бегущей волной и равномерным нагревом стационарного и конвейерного типов на основе нерегулярных волно-водных структур сложного поперечного сечения.

Взаимодействие электромагнитных волн с поглощающими средами и специальные СВЧ-системы равномерного нагрева (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одной из актуальных проблем современной техники и энергетики СВЧ, связанной с созданием нового перспективного класса малогабаритных, широкополосных, высокоэффективных поглощающих систем, является обеспечение равномерного объемного нагрева. Устранение градиента температур и термоупругих напряжений в объеме поглощающего ЭМГ мощность материала позволяет резко интенсифицировать процесс термообработки, повысить качество готовой продукции и значительно расширить функциональные возможности и области применения СВЧ нагревательных систем [1−3], а также улучшить прочностные характеристики и повысить уровень рассеиваемой мощности в поглощающих элементах техники СВЧ (оконечные согласованные нагрузки, аттенюаторы и др.) [4].

Особую значимость задача обеспечения равномерного нагрева материалов представляет в наиболее распространенных в СВЧ энергетике системах с бегущей волной (СБВ). Создание однородной удельной плотности тепловых источников в объеме поглощающего материала (qv = const) и предотвращение теплоотдачи в окружающую среду являются основными требованиями к СВЧ нагревательным системам с равномерным нагревом. Обеспечение qv = const в СБВ представляет наиболее трудоемкую часть проблемы. Это связано со сложностью решения обратной внутренней краевой задачи электродинамики для произвольных волноводных структур, частично заполненных поглощающим материалом, на основе которого определяется оптимальная геометрия рабочей камеры СБВ.

Попытки решения данной задачи путем вариации продольного профиля рабочей камеры СБВ, выполненных на волноводах стандартных сечений (прямоугольный, цилиндрический, коаксиальный и др.), уже предпринимались ранее. Однако в данных СВЧ системах наблюдается определенная неравномерность нагрева материала, особенно в выходной области рабочей камеры, вызванная разрывом вектора напряженности электрического поля на границе раздела сред, а также тем, что продольный профиль поглощающей части системы недостаточно полно обеспечивает qv = const в направлении распространении волны.

В связи с этим возникла острая необходимость разработки единого эффективного метода расчета оптимальной геометрии рабочих камер СБВ, обеспечивающих qv = const во всем рабочем диапазоне температур. В основу метода положена установленная закономерность продольного изменения коэффициента затухания основной (доминантной) волны нерегулярного волновода, частично заполненного поглощающим материалом, при котором обеспечивается qv = const [9]. При этом обрабатываемый материал в поперечном сечении камеры должен располагаться в области однородного электрического поля таким образом, чтобы не возникали разрывы вектора напряженности электрического поля.

Практическая реализация проблемы создания СБВ с qv = const предъявляет определенные требования к волноводам, как базовым элементам рабочих камер нагревательных систем. Во-первых, система должна обеспечивать высокую концентрацию и однородность электрического поля в поперечном сечении волновода в области расположения обрабатываемого материала и, во-вторых, обладать достаточно высокой широкополосно-стью, поскольку термообработка осуществляется в одномодовом режиме [9].

Всем этим требованиям наиболее полно удовлетворяют волноводы сложных сечений (ВСС), так называемые квазистационарные волноводные структуры, имеющие четко выраженный емкостной зазор, электрическое поле в котором однородно во всем доминантном диапазоне длин волн. Более высокие значения относительной критической длины волны основного типа — 1с0! а (а — размер широкой стенки волновода), широкополосно-сти, удельной плотности тепловых источников в обрабатываемом материале при размещении его в области емкостного зазора и коэффициента заполнения [10] по сравнению со стандартными волноводами (прямоугольный, цилиндрический, коаксиальный) позволяют на основе ВСС создать новый перспективный класс малогабаритных, высокоэффективных и более универсальных нагревательных систем с бегущей волной и равномерным нагревом.

В технике и энергетике СВЧ диапазона электродинамические и тепловые свойства ВСС, частично заполненных поглощающим материалом, изучены не достаточно полно, что не позволяет эффективно использовать их для создания СБВ с равномерным нагревом. Это вызвано сложностью краевых условий совместной задачи электродинамики и теплопроводности для ВСС, особенно при заполнении их поглощающим материалом [11−12]. Данная задача усложняется если электрофизические тепловые параметры обрабатываемого материала зависят от температуры нагрева [13], поскольку в данном случае не удается.

разделить решение задачи электродинамики и теплопроводности. Проблема решения указанной задачи является весьма актуальной, поскольку большинство процессов термообработки характеризуется резким изменением свойств материала в рабочем диапазоне температур [14] (спекание брикетированных порошкообразных материалов, полимеризация синтетических смол, сушка влажных материалов и др.).

В связи с этим актуальной проблемой, связанной с проектированием СВЧ систем с равномерным нагревом, является создание математической модели процесса взаимодействия электромагнитных волн с термопараметрическими средами в волно-водных структурах сложного поперечного сечения и разработка эффективного метода исследования электродинамических и тепловых свойств ВСС, частично заполненных поглощающим материалом, электрофизические и тепловые параметры которых являются функцией температуры, основанного на численном решении совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности методом конечных элементов (МКЭ).

Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является создание математической модели процесса взаимодействия электромагнитных волн с термопараметрическими поглощающими средами, описывающей электродинамические и тепловые процессы в произвольных волноводных и резонаторных системах. Разработка основных принципов, критериев и методов, обеспечивающих достижение однородной удельной плотности СВЧ мощности, рассеиваемой в указанных структурах с термопараметрическим поглощающим включением. Создание СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом на основе предложенной модели, методов, принципов и критериев.

Методы исследования. Для решения вышеприведенных задач были использованы: метод конечных элементов с применением принципа Галеркина и взвешенных невязокметод Кат-хилла-Макки сведения разреженных матриц к ленточной форметеория графовобъектно-ориентированные методы вычисленийлинейная алгебраметоды математической физикикомбинированный численно-аналитический методметод разделения переменныхортогональные методыметоды экспериментального исследования.

Научная новизна.

1. Впервые создана математическая модель процесса взаимодействия электромагнитных волн с термопараметрическими поглощающими средами, описывающая электромагнитные и тепловые процессы в произвольных волноводных и резонаторных структурах, частично заполненных поглощающим СВЧ мощность материалом с изменяющимися электрофизическими и тепловыми свойствами.

2. Впервые установлена закономерность изменения коэффициента затухания основной (доминантной) волны, при которой погонная плотность электромагнитной мощности, рассе-ваемая в заполняющем материале неизменна по длине рабочей камеры, являющаяся основным критерием синтеза СВЧ систем с равномерным нагревом.

3. Впервые разработан метод расчета оптимальной геометрии рабочих камер СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом, основанный на комплексном исследовании электродинамических свойств и структуры электромагнитного поля произвольных волноводных структур с частичным поглощающим включением и установленной закономерности продольного изменения коэффициента затухания основной волны, при которой обеспечивается однородная плотность тепловых источников в объеме поглощающего материала.

4. Разработан эффективный алгоритм численного решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для произвольных волноводных и резонаторных структур, частично заполненных поглощающим материалом с изменяющимися электрофизическими и тепловыми свойствами, на основе метода конечных элементов с применением принципа Галеркина и взвешенных невязок.

5. Установлены причины возникновения и определены пути устранения ложных решений внутренней краевой задачи электродинамики для произвольных волноводных структур с частичным диэлектрическим или поглощающим включением, возникающие при использовании численных методов исследования электродинамических свойств и структуры электромагнитного поля в указанных структурах и, в частности, при использовании метода конечных элементов.

6. Показано что при взаимодействии электромагнитных волн с термопараметрическими средами возникает некомпенсированный пространственный заряд, вызванный зависимостью электрофизических свойств среды от температуры, который исчезает при ортогональности векторов напряженности электрического поля и градиента температуры.

7. Предложен эффективный метод расчета плавных согласующих переходов между волноводными структурами различных поперечных сечений, позволяющий решить задачу возбуждения рабочих камер СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом и линий передачи на основе волноводов сложных сечений, и установлены критерии оптимизации геометрии переходов.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

— разработана и внедрена в практическое пользование библиотека универсальных программ, позволяющая исследовать электродинамические и тепловые процессы в произвольных волно-водных и резонаторных структурах, частично заполненных диэлектриком или поглощающим материалом, и проводить расчет оптимальной геометрии рабочих камер СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом, поглощающих элементов техники СВЧ диапазона;

— даны практические рекомендации по оптимизации метода расчета СВЧ систем с бегущей волной и равномерным нагревом, выполненных на основе волноводов сложных сечений, имеющих четко выраженный емкостной зазор, как базовых элементов СВЧ систем с равномерным нагревом материала;

— предложено использование волноводов сложных сечений, так называемых квазистационарных волноводов, для создания нового перспективного класса СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом, отличающихся меньшими габаритами, более высокой широкополосностью и темпом нагрева, нежели системы на основе стандартных волноводных структур (прямоугольный, цилиндрический, коаксиальный волноводы и др.).

— разработаны конструкции рабочих камер СВЧ систем для равномерной термообработки тонкопленочных и листовых материалов, спекания брикетированных порошкообразных материалов и стерилизации жидкостей на основе прямоугольного волновода с Т-ребром (ПВТР), модифицированного ПВТР, П и Н волноводов и подковообразного волновода;

— даны практические рекомендации по оптимизации методики расчета плавных согласующих переходов между стандартными волноводами, на основе которых осуществляется вывод энергии большинства СВЧ генераторов, и ВСС, как базовых элементов рабочих камер, позволяющих решить проблему возбуждения и внедрения в практическое пользование СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом материала;

— разработаны оптимальные конструкции нелинейных плавных согласующих переходов с прямоугольного волновода на ПВТР, П и Н волноводы и подковообразный волновод, обеспечивающие неотражающую передачу СВЧ мощности от генератора на вход рабочей камеры при сохранении полосы пропускания прямоугольного волновода по всей длине перехода;

— предложенный метод расчета ВСС, частично заполненных диэлектриком или поглощающим материалом, может быть использован для создания малогабаритных, широкополосных элементов и узлов (аттенюаторы, фазовращатели, согласованные нагрузки и переходы) современных систем связи;

— результаты работы внедрены в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках, проводимых в Саратовском государственном техническом университете, в учебном процессе на кафедре радиотехники и ведущих предприятиях радиоэлектронного профиля (ГНПП «Алмаз», завод «Знамя труда», СЭПО, «Тантал», «Контакт» и др.).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: 20th European Microwave Conference (Budapest, Hungary) 1990; Symposium on antenna technology and applied electromagnetic’s (Winnipeg, Canada) 1992; 28th International Microwave Symposium (Montreal, Canada) 1993; 10th Conference on the Computation of Electromagnetic Field’s (Berlin, Germany) 1995; International Conference Microwave and High-Frequency Heating '95 (Cambridge, UK) 1995; 31st Microwave Power Symposium (Boston, USA) 1996; Electromagnetic Research Symposium (Massachusetts's, USA) 1997; 32nd Microwave Power Symposium (Ottawa, Canada) 1997; на ежегодных Декадах науки СГТУ (СПИ) — на научно-технических семинарах и конференциях НТО РЭС им. А. С. Попова (Таллинн — 1983, Днепропетровск — 1989), на IV-ой и V-ой научно-технических конференциях по проблемам применения СВЧ энергетики в народном хозяйстве (Саратов — 1983,1986) — на IV-ом Всесоюзном семинаре по решению внутренних краевых задач электродинамики (Новороссийск — 1986) — на Всесоюзном семинаре «Современные проблемы СВЧ обработки и энергетике» (Москва, 1986) — на Всесоюзном семинаре «Математическое моделирование физических процессов в антенно-фидерных трактах (Саратов — 1990) — на Всесоюзной конференции «Машинное проектирование устройств СВЧ волноводных трактов» (Киев — 1981) — на Всесоюзной конференции «Применение СВЧ энергии в технологических процессах и научных исследованиях» (Саратов — 1991) — на научно-техническом семинаре «Распространение и дифракция волн в неоднородных средах» (Смоленск -1992) — международных конференциях «Актуальные проблемы электронных приборов (Саратов — 1994,1996) — III Международный научно-технической конференции «Антенно-фидерные устройства, системы и средства радиосвязи» (Воронеж — 1997).

На защиту выносятся:

1. Математическая модель процесса взаимодействия электромагнитных волн с поглощающими средами, описывающая электродинамические и тепловые процессы в произвольных волноводных и резонаторных системах, частично заполненных поглощающим материалом с учетом динамики изменения его электрофизических и тепловых параметров, позволяющая исследовать дисперсионные свойства, характер распространения электромагнитных волн, структуру ЭМГ и теплового поля в СВЧ системах специального назначения.

2. Метод расчета и установленная закономерность изменения коэффициента затухания доминантной волны, позволяющие адекватно определить оптимальную геометрию рабочей камеры СВЧ систем специального назначения с бегущей волной, обеспечивающую однородную плотность электромагнитной мощности, рассеиваемой в поглощающем материале.

3. Оптимизированный алгоритм и программа численного решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности, основанные на методе конечных элементов с применением принципа Галеркина и взвешенных невязок, позволяют повысить эффективность исследований электродинамических и тепловых процессов в произвольных волноводных и резонаторных структурах, частично заполненных поглощающим материалом с изменяющимися электрофизическими и тепловыми параметрами.

4. Метод расчета плавных согласующих переходов между волноводными структурами различных поперечных сечений, основанный на комплексном исследовании электродинамических свойств полых волноводов произвольного сечения, обеспечивает высокую точность определения оптимальной геометрии перехода, при которой достигается наилучшее согласование выхода генератора СВЧ мощности с рабочей камерой СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом.

5. Найденное условие минимизации теплообмена поглощающего СВЧ мощность материала с окружающей средой, учитывающее влияние дополнительных диэлектрических включений, обладающих высоким тепловым сопротивлением, на характер распространения и структуру электромагнитного поля доминантной волны, позволяет обеспечить равномерный нагрев поглощающего материала, при однородности удельной плотности тепловых источников.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано — 52 печатных работы в том числе 2 монографии.

Структура и объем диссертации

Текст диссертации изложен на 433 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения и содержит 105 рисунков, 5 таблиц и список литературы (198- наименований).

Основные результаты и выводы.

В работе осуществлено решение актуальной научно-технической проблемы по созданию моделей, методов и критериев позволяющих обеспечить однородную плотность рассеиваемой СВЧ мощности в материалах с изменяющимися электрофизическими и тепловыми свойствами при частичным заполнении волноводов сложных поперечных сечений и нового перспективного класса малогабаритных, высокоэффективных СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом на их основе. В данном разделе кратко изложены основные выводы и новые научные результаты диссертационной работы, перспективы ее практического применения и внедрения.

1. Впервые создана математическая модель процесса взаимодействия электромагнитных волн с поглощающими средами, описывающая динамические и тепловые свойства произвольных волноводных и резонаторных структур, частично заполненных поглощающим СВЧ мощность материалом, с учетом динамики изменения его электрофизических и тепловых параметров в заданном интервале температур. Указанная модель базируется на совместной внутренней краевой задаче электродинамики и теплопроводности для данных структур и в общем случае характеризуется нелинейной связью обобщенных волноводных уравнений для векторов напряженности электрического и магнитного полей и уравнения теплопроводности. Построение математической модели проведено в адиабатическом приближении учитывающем инерционность тепловых процессов по сравнению с электродинамическими.

2. Предложен эффективный численный метод исследования электродинамических и тепловых процессов в произвольных волноводных и резонаторных структурах на основе разработанной математической модели определяющей взаимодействие электромагнитных волн с термопараметрическими поглощающими СВЧ мощность средами, базирующийся на методе конечных элементов с применением принципа Галеркина, взвешенных невязок и ортогональных методов решения совместной краевой задачи электродинамики и теплопроводности.

3. Предложены оптимизированный алгоритм и программа численного решения представленной модели, позволяющие повысить эффективность исследования электродинамических свойств, характера распространения ЭМГ волн, структуры электромагнитных и тепловых полей произвольных волноводных и резонаторных структур с частичным поглощающим включением, путем сведения разряженных матриц искомой задачи к ленточной форме и использования ортогональных методов решения матричных уравнений. Это позволяет сократить время счета и требования к объему оперативной памяти ЭВМ, максимально полно учесть особенности на границе раздела сред и сложных участках внутренней геометрии волновода и устранить возникновение ложных решений. Автоматизация процедуры ввода и вывода информации, триангуляции исследуемой области на элементы, вариации исходных данных в процессе решения совместной задачи электродинамики и теплопроводности, позволяют повысить эффективность численного анализа ВСС с поглощающим включением и в частности с параметрическим заполнением.

4. Установлено возникновение нескомпенсированного пространственного заряда в термопараметрических поглощающих средах при взаимодействии их с электромагнитными волнами, связанное с изменением электрофизических свойств среды в заданном интервале температур, что резко усложняет решение краевой задачи электродинамики. Показано, что заряд в термопараметрической среде исчезает при ортогональности вектора напряженности электрического поля и градиента температур, что приводит к однородности волнового уравнения для е (г, т). Максимальное значение пространственного заряда достигается при коллинеарности данных векторов, при этом волновое уравнение для вектора напряженности магнитного поля относительно н{г, х) однородно. Указанное положение позволяет определить метод решения совместной задачи электродинамики для ВСС с частичным термопараметрическим включением, основанный на поляризации ех, еу, ег> либо нх, иу, н2. При этом искомые поля находятся из решения однородного уравнения для е{гпри 1. grad г (г, т) либо н (г,%) при т) || grad с изменяющимися начальными условиями, определяемые зависимостью е' и tgЪ от температуры.

5. Впервые установлена закономерность продольного изменения продольного коэффициента затухания основной волны произвольной волноводной структуры, при которой обеспечивается однородная плотность СВЧ мощности, рассеиваемой в поглощающем материале в направлении распространения волны. Показано, что данная закономерность носит логарифмический характер и является основным критерием решения обратной краевой задачи электродинамики, на основе которого определяется оптимальная геометрия рабочей камеры СВЧ систем специального назначения, обеспечивающая однородную плотность тепловых источников в объеме обрабатываемого материала.

6. Впервые предложен метод расчета, позволяющий адекватно определить оптимальную геометрию рабочей камеры с равномерным нагревом, основанный на комплексном исследовании электродинамических свойств, характера распространения ЭМГ волны основного типа и структуры электромагнитного поля произвольных волноводных структур, частично заполненных поглощающим материалом, и установленной закономерности продольного изменения коэффициента затухания a (z), при которой qv= const. При этом основополагающим критерием обеспечения qv = const является достижение однородной плотности СВЧ мощности рассеиваемой в поперечном сечении образца, что достигается путем размещения его в области равномерного распределения электрического поля. Показано, что данный метод, критерии и принципы достижения qv= const наиболее полно могут быть реализованы в волноводах сложного поперечного сечения, имеющих четко выраженный емкостной зазор.

7. Проведено исследование причин возникновения ложных решений внутренней краевой задачи электродинамики для произвольных волноводных структур, частично заполненных диэлектрическим материалом, которые характеризуются разрывом дисперсионных кривых приведенной постоянной распространения волны и структуры ЭМГ поля не удовлетворяющей нулевой дивергенции вектора напряженности магнитного поля. Показано, что возникновение ложных решений в области распространения медленных волн связано с плохой обусловленностью исходных матриц уравнений электродинамики для векторов ?'(г, т) и н{г, хУстранить возникновение ложных решений, как показано в данной диссертационной работе, можно осуществить двумя способами. Во-первых, путем использования неравномерной сетки разбиения исследуемой области на элементы, плотность которой резко возрастает на границе раздела сред, что позволяет повысить обусловленность искомых матриц. Во-вторых, использовать в области медленных волн ортогональные методы преобразования матриц, которые позволяют получить численно устойчивое решение данной задачи на неизменной сетке разбиения исследуемой области на элементы.

8. Проведено тестирование программы численного решения задачи электродинамики на примере прямоугольного волновода, с частичным диэлектрическим заполнением в Е и Н плоскости волновода, цилиндрического волновода с аксиальным заполнением и прямоугольного волновода с Т-ребром, диэлектрик в котором размещен в области емкостного зазора. Показано хорошее совпадение полученных результатов с аналитическим и численным расчетом на основе метода бисекций. Установлено, что увеличение плотности сетки разбиения исследуемой области поперечного сечения волновода на элементы на границе раздела сред и сложных участках внутренней геометрии ВСС позволяет повысить точность расчетов собственных электродинамических параметров и структуры электромагнитного поля ВСС, с частичным диэлектрическим и поглощающим заполнением, без существенного увеличения времени счета и требуемого объема оперативной памяти ЭВМ.

9. Исследованы дисперсионные свойства постоянной распространения и коэффициента затухания, характер распространения электромагнитных волн основного типа, а также структуры электромагнитного поля ВСС, частично заполненных поглощающим СВЧ мощность материалом, на основе которых определены условия преобразования быстрой волны (Рс/(о<1) в медленную ((Зс/ю>7) и волну «на стыке», а также в запредельную волну Ск>Хс0, где Хс0 — критическая длина волны основного типа при tgд = 0). Показано, что с увеличением относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь, заполняющего волновод материала, диапазон длин волн быстрой волны уменьшается, а медленной возрастает, при этом в области медленных волн электрическое поле в менее плотной среде стягивается к границе более плотной среды и полностью концентрируется в области границы раздела сред при распространении волны «на стыке». Данное положение представляет особый интерес при определении режима термообработки и определении геометрии рабочей камеры СВЧ систем с равномерным нагревом.

10. На основе метода эквивалентных схем получены аналитические соотношения критических длин волн основного и первого высшего типов волн ВСС, имеющих четко выраженный емкостной зазор, заполненный диэлектрическим материалом, позволяющие оценить диапазонные свойства, широкополосность и универсальность ВСС, как базовых элементов СВЧ систем с равномерным нагревом. Показано, что диапазон возможного изменения относительной диэлектрической проницаемости, при котором рабочая длина волны остается в доминантном диапазоне длин волн, прямо пропорционален квадрату коэффициента широкополосности. Данное соотношение позволяет определить класс материалов, которые могут быть обработаны в СВЧ системах на основе ВСС, а также определить диапазон температур одномодовой термообработки поглощающих материалов с изменяющимися электрофизическими параметрами. Показано, что квазистационарные ВСС, имеющие четко выраженный емкостной зазор, обладают значительно большим коэффициентом ши-рокополосности нежели стандартные волноводы (прямоугольный, цилиндрический и др.), что позволяет создавать на их основе более универсальные СВЧ нагревательные системы.

11. Показано, что достижение более высокой широкопо-лосности в ВСС приводит одновременно к уменьшению их внешних габаритов, повышению удельной плотности тепловых источников в объеме материала при неизменной входной мощности, что является несомненным преимуществом ВСС перед стандартными волноводами и позволяет на основе квазистационарных ВСС создать перспективный класс малогабаритных, с высоким темпом нагрева, высокоэффективных СВЧ систем с равномерным нагревом. Однако рабочие камеры, выполненные на основе ВСС обладают меньший электрической прочностью нежели системы на основе СВ. Данное противоречивое положение необходимо учитывать при проектировании нагревательных систем на основе ВСС. Показано, что критерием оценки внешних габаритов является значение критической длины волны основного типа А, с0/а причем, чем выше значение волновода, тем меньше внешние размеры его поперечного сечения. ВСС имеющие большую величину критической длины волны основного типа нежели СВ, обладают на заданной рабочей длине волны соответственно меньшими габаритами, что и определяет перспективу использования их в СВЧ энергетике.

12. Установлено, что одним из основных параметров, определяющим потенциальные возможности СВЧ нагревательных систем является коэффициент заполнения г|, который определяет максимальные габариты поперечного сечения обрабатываемого материала, в котором может быть обеспечено однородное распределение электрического поля, относительно полной площади поперечного сечения волновода. Особую значимость данный параметр приобретает в установках стационарного типа, предназначенных для термообработки неподвижных материалов. Показано, что с увеличением широкополосности, уменьшается коэффициент заполнения волновода. Это связано с тем, что максимальное увеличение коэффициента широкополосности достигается путем уменьшения высоты емкостного зазора ВСС, что приводит к снижению коэффициента заполнения — т|. Данное положение необходимо учитывать при проектировании СВЧ систем с равномерным нагревом на основе ВСС.

13. Показано, что при частичном заполнении произвольного волновода диэлектрическим материалом поперечное волновое число, определяющее структуру ЭМГ поля в поперечном сечении волновода, в наиболее плотной среде является действительной величиной в разрешенном диапазоне длин волн (0 <�х<�хс0), в то время как в менее плотной среде зе хс/ш существенно зависит от режима распространения волны. Так, в области быстрых волн (Рс/ю<7) поперечное волновое число в менее плотной среде является действительной величиной, в то время как в области распространения медленных волн ((Зс/ю > /) — мнимой величиной. Это означает, что составляющая вектора напряженности электрического поля, тангенциальная границе раздела сред, носит затухающий характер. То есть при Рс/ю>7.

ЭМГ поле в менее плотной среде стягивается к границе более плотной среды. Показано, что при уменьшении Х/а величина е хс/со| в менее плотной среде возрастает, что приводит к усилению данного эффекта, при этом происходит частичное проникновение поля в более плотную среду. При наличии омических потерь в данной среде это приводит к увеличению коэффициента затухания. Дальнейшее уменьшение Х/а приводит к преобразованию медленной волны в волну «на стыке», электрическое поле которой концентрируется у границы раздела сред. Данное положение является принципиальным при выборе режима термообработки в СВЧ системах как конвейерного, так и стационарного типа.

14. Установлено, что при малых значениях реального коэффициента заполнения, при расположении диэлектрика в центре емкостного зазора ВСС, наибольшее влияние величина в' оказывает на критическую длину волны основного типа Хс0 и практически не влияет на значение Хс]. Это связано с однородностью электрического поля основной волны в емкостном зазоре и минимуме поля первого высшего типа в центре зазора. Показано, что величина широкополосности ВСС, частично заполненных диэлектриком, имеет максимум в диапазоне изменения ширины образца (0.

15. Показано, что принципиальным отличием ВСС, частично заполненным поглощающим материалом, от волноводов с частичным диэлектрическим включением, является комплексность поперечного волнового числа не только в поглощающем СВЧ мощность материале, но и диэлектрике. В связи с этим перераспределение ЭМГ в диэлектрической среде происходит в области распространения как медленных, так и быстрых волн. Установлено, что с уменьшением длины волны Х/а действительная составляющая поперечного волнового числа в диэлектрике уменьшается, а мнимая составляющая возрастает, что и определяет усиление эффекта стягивания электрического поля к границе раздела сред и последующее втягивание его в более плотную поглощающую среду, что приводит к увеличению коэффициента затухания основной волны. Указанное положение необходимо учитывать при определении режима обработки материала и решении задачи теплоизоляции образца в СВЧ системах специального назначения с равномерным нагревом.

16. Проведено исследование тепловых процессов в ВСС, частично заполненных поглощающим материалом. Определено влияние внешней теплоотдачи с поверхности нагреваемого материала в окружающую среду и металлические части рабочей камеры на тепловое поле и равномерность нагрева поглотителя, при qv= const. Исследованы пути достижения равномерного нагрева в СВЧ системах, выполненных на основе ВСС, путем интенсификации процесса термообработки и теплоизоляции нагреваемого материала. Определены критерии оценки равномерности нагрева материала в указанных системах. Исследовано влияние теплоизоляционных диэлектрических вставок, обладающих высоким тепловым сопротивлением, на характер распространения ЭМГ волн и структуру электромагнитного поля основной волны. Показано, что относительная диэлектрическая проницаемость вставок должна быть меньше е' обрабатываемого материала, при этом толщина вставок должна обеспечивать требуемые условия теплоизоляции нагреваемого материала.

17. Предложен метод расчета плавных согласующих переходов между волноводными структурами различных поперечных сечений, основанный на комплексном исследовании диапазонных свойств критических длин волн основного и первого высшего типов волн полых ВСС, который обеспечивает высокую точность определения геометрии перехода, при которой достигается наилучшее согласование рабочей камеры, выполненной на основе ВСС, с генератором СВЧ колебаний, вывод энергии которого осуществляется на основе стандартного волновода (СВ). Показано, что использование согласующих переходов СВ-ВСС позволяет наиболее просто и оптимально решить задачу возбуждения рабочих камер, выполненных на основе квазистационарных волноводов сложных сечений. Установлено, что в линейных переходах СВ-ВСС происходит уменьшение полосы пропускания стандартного волновода, что не позволяет использовать их в качестве согласующих элементов линий передачи на ВСС. Показано, что наиболее оптимальными являются переходы СВ-ВСС с одновременным нелинейным изменением как внешней, так и внутренней геометрии ВСС в направлении распространения ЭМГ волны, что позволяет сохранить полосу пропускания СВ.

18. Проведен расчет оптимальной геометрии рабочей камеры СВЧ систем с равномерным нагревом на основе ПВТР, П и.

Н-волноводов. Показано, что не на всякой рабочей длине волны Х0 удается осуществить равномерное тепловыделение в поглощающем материале — qv= const (при е'= const, tgb = const) путем продольного изменения ширины емкостного зазора, при неизменности остальных геометрических параметров в направлении распространения волны. Это связано с тем, что в выходной области рабочей камеры исчерпывается запас возможного изменения ширины зазора (w.

19. Установлено, что наиболее оптимальным путем достижения qv= const в объеме обрабатываемого материала является одновременное продольное изменение как внутренней, так и внешней геометрии ВСС, причем габаритные размеры поперечного сечения волновода должны уменьшаться в направлении распространения волны. Увеличение в данном случае приведенной рабочей длины волны Х0/а (Х0 = const) позволяет обеспечить распространение запредельной волны в выходной области рабочей камеры и следовательно максимально полно реализовать требуемое продольное изменение коэффициента затухания основной волны, при котором обеспечивается qv = const. Показано, что данное положение является определяющим при создании СВЧ систем с равномерным нагревом материалов (при е' = const и tgh = const) на основе ВСС.

20. Исследована возможность создания СВЧ систем равномерного нагрева поглощающих материалов с изменяющимися электрофизическими свойствами в рабочем диапазоне температур. Показано, что в указанных материалах невозможно обеспечить qv = const при термообработке в СВЧ системах стационарного типа предназначенных для нагрева неподвижных сред. Это связано с тем, что продольная геометрия рабочей камеры (РК) с qv = const рассчитывается при условии неизменности коэффициент затухания (е' = const, tgb = const) в каждом поперечном сечении РК. Установлено, что равномерный нагрев термопараметрических материалов может быть осуществлен только в СВЧ системах конвейерного типа и в основном для тонкопленочных и листовых материалов. При этом в указанных системах достигается однородная погонная плотность тепловых источников qL = const, а величина qv при этом изменяется в направлении движения материала. В связи с этим расчет оптимальной геометрии РК в данном случае проводится с учетом изменения свойств материала в поперечном сечении ВСС.

21. Проведенные в работе исследования электродинамических и тепловых процессов в волноводах сложных сечений, частично заполненных поглощающим материалом с изменяющимися электрофизическими и тепловыми параметрами, позволяют создать новый перспективный класс малогабаритных, высокоэффективных СВЧ систем специального назначения с равномерным нагревом на основе предложенных моделей методов, критериев и принципов, а также элементы и узлы линий передачи современных средств связи на основе ВСС.

Показать весь текст

Список литературы

  1. СВЧ-энергетика / Под ред. Э. Окресса — В 3-х т. -М.: Мир. 1971.-Т.1: 464 е., Т.2: 272 е., Т. З: 248 с.
  2. Ю. С., Девяткин И. И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. -Саратов: Изд-во СГУ, 1983−140 с.
  3. И.А., Некрутман С. В. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов. -М.: Агропромиздат, 1986. -351 с.
  4. Ю. С. Коломейцев В.А. Применение тонких поглощающих пленок в измерительной технике СВЧ. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975.
  5. Патент № 3 843 860 (США). Витое сверхвысокочастотное устройство. МКИ4 Н05 В 9/06 // Б.И. 22.10.74, № 4−927.
  6. Патент № 49−19 302 (Япония). Высокочастотный нагреватель для небольших изделий. МКИ Н05 В9/06 // Б.И. 16.05.74 № 4−483.
  7. Патент № 49−1178 (Япония). Нагревательное устройство с волноводом. МКИ Н05 В 9/06//Б.И. 11.01.74 № 4−30
  8. Metaxas А.С., Meridith R.J. Industrial microwave heating.-Peter Peregrinus Publishing, London, 1983−356 p.
  9. Kolomeytsev V.A., Yakovlev V.V. Family of operating chambers for microwave thermal processing of dielectric materials // Digests of 29th International Microwave Power Symposium.- Montreal.1. Canada, 1993. pp 181−196
  10. В.А., Яковлев В. В. О влиянии диэлектрических потерь на собственные параметры прямоугольного волновода с Т-ребром // Радиотехника и электроника, Т.33, № 8, 1988, с 16 291 635.
  11. В.А. Самосогласованная задача электродинамики и теплопроводности для регулярных волноводов, заполненных поглотителем // Функциональные электродинамические системы и элементы. Межвузовский научный сборник, Саратов, СГУ, 1988. с 9.
  12. Н.Хиппель А. Диэлектрики и их применение. -М.- JI.: Госэнерго-издат, 1959.-336 с.
  13. О., Морган К, Конечные элементы и аппроксимации. -М.: Мир, 1986 -318 с.
  14. Corzani Т., Mania L., Yalentinuzzi Е. The finite element method via weighted residual principle for the analysis of closed waveguides containing lossy media // Alta Frequenza, v.50, № 1, 1981, pp 17−22.
  15. McAulay A.D. The finite element solution of dissipative electromagnetic surface waveguides // Int. J. Num. Meth. Eng. № 1, 1977, pp 11−25
  16. Kolomeytsev V.A., Yakovlev V.V. The characteristics of rectangular T-septum waveguides as a unit of equipment for microwave heating of materials // Proceedings of 20th European
  17. Microwave Conference, Budapest, Hungary, 1990, pp 1002−1005
  18. В.Б., Коломейцев В. А., Яковлев В. В. Электромагнитные поля подковообразного волновода, частично заполненного диэлектриком // Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника, т.30, № 10, 1987, с 95−96
  19. А.Р., Коломейцев В. А. Распределение электромагнитного поля в волноводах сложных сечений, частично заполненных поглощающим материалом // Радиотехника, 1991, № 1, с 71−73
  20. Dibben D.C., Metaxas A.C. Finite element time domain analysis of multimode applicators using edge elements // J. Microwave Power, v. 29, № 4, 1994, pp 242−251.
  21. Электрорадиоматериалы / Под ред. Тареева Б. М. -М.: Высшая школа, 1978 -336 с
  22. В.В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. -М.: Наука, 1989 -544 с.
  23. Ю.С. СВЧ электротермия. -Саратов: Изд-во Сарат. гос. техн. ун-та, 1998 -408 с
  24. В.И., Пименов Ю. В. Техническая электродинамика. -М.: Связь, 1971.
  25. Н.А. Техническая электродинамика. -М.: Связь, 1973 -480 с.
  26. А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. -М.: Высшая школа, 1990 -335 с
  27. С.В. Тепловые режимы сверхвысокочастотных пленочных поглощающих нагрузок // Направляющие линии, функциональные устройства, элементы технологических установок СВЧ. Межвуз. научн. сборник. -Саратов, СГТУ, 1997. с 58−62
  28. Ю.С., Тригорлый С. В., Захарова Е. А. Расчет процессов тепломассообмена при термообработке объектов в поле СВЧ // Электродинамические функциональные устройства, линии передачи. Межвуз. научн. сборник. -Саратов, СГТУ, 1993. с. 34−39
  29. J., Реагсе J. Study of the thermal behaviour of materials explosed to microwaves achieving temperatures over the 650° С // Proceedings of the 33rd Microwave Power Symposium (Chicago, USA)/ !998, p 47−50.
  30. Dibben D.C., Metaxas R. Time domain finite element analysis of multimode microwave applicators // IEEE Trans, on Magnetics, v.32, № 3, 1996, p 942−945
  31. Д.М., Яманов С. А. Радиотехнические материалы. -М.: Высшая школа, 1972 -312 с.
  32. .Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. -М.: Высшая школа. 1988. -479 с.
  33. А.В. Теория теплопроводности. М.: Энергия. 1967 -416 с.
  34. А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. -М.: Физматиздат, 1963 -450 с.
  35. Н.М., Рядио А. А. Методы теории теплопроводности. -В 2-х т. -М.: Высшая школа, 1982 -Т.1: 327 е.- Т.2: 304 с.
  36. А.Р., Коломейцев В. А., Соколов В. Н. Устранение ложных решений при расчете волноводов методом конечных элементов // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1990 Вып. 5. с 29−34
  37. Svedin J.A. A numerically efficient finite element formulation for the general waveguide problem without spurious modes // IEEE Trans. 1989. v. MTT-37, № 11, p. 1705−1715.
  38. Hayata К et al, Vectorial finite element method without any spurious solutions for dielectric waveguiding problems using transverse magnetic-field components // IEEE Trans, 1986, v. MTT-34, № 11, p.1120−1124.
  39. Nedelec T.C. Mixed finite elements in R3 // Numerical Mathematics, 1980. v.35, p 315−314
  40. Cendes Z.Y. Vector finite elements for electromagnetic field computation // IEEE Trans. 1991, v. MAG-27, № 5, p. 3958−3966
  41. Webb J.P. Edge elements and what they can do for you // IEEE Trans. 1993, v. MAG-29, № 3, p 1460−1465
  42. Hano M. Finite element analysis of dielectric-loaded waveguides // IEEE Trans. 1984, v. MTT-32, № 10, p.1275−1279.
  43. Webb J.P. Finite element analysis of dispersion in waveguides with sharp metal edges // IEEE Trans, 1988, v. MTT-36, № 12, p 18 191 824
  44. Miniowitz R., Webb J.P. Covariant-projection quadrilateral elements for the analysis of waveguides with sharp edges // IEEE Trans, 1991, v. MTT-39, № 3, p501−505
  45. Dillon В., Webb J.P. A comparison of formulations for the vectorfinite element analysis of waveguides // IEEE Trans, 1994, v. MTT-42, № 2, p 308−316
  46. Koshiba M., Hayata K., Suzaki M. Improved finite element formulation in terms of the magnetic field vector for dielectric waveguides // IEEE Trans, 1985, v. MTT-33, № 3, p227−233
  47. Rahman B.M.A., Davies J.B. Penalty function improvement of waveguide solution by finite elements // IEEE Trans, 1984, v. MTT-32, № 8, p 922−928
  48. Fernandes F.A., Lu Y. Variational finite element analysis of dielectric waveguides with no spurious modes // Electronics Letters, 1990. v.26, № 25, p 2125−2126
  49. Moler C.B., Stewart G.B. An algorithm for the generalised matrix eigenvalue problem // SIAM. J. Num. Anal. 1973, v. 10, № 2, p 241 256
  50. Jl. Применение метода конечных элементов. -М.: Мир, 1979 -392 с
  51. .К., Кулон Ж. Л. Метод конечных элементов и САПР. -М.: Мир, 1989 -190 с
  52. Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. -М.: Мир, 1981 -304 с
  53. Р. Метод конечных элементов. Основы. -М.: Мир, 1984 -428 с
  54. П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. -М.: Мир, 1986 -229 с
  55. McAulay A.D. Variational finite element solution of dissipative waveguides and transportation application // IEEE Trans, 1977, v. MTT-25, № 5, p 382−392
  56. Daly P. Finite element coupling matrices // Electronics Letters, 1969, v.5, № 24, р 613−615
  57. Daly P. Hybrid-mode analysis of microstrip by finite element methods // IEEE Trans, 1971, v. MTT-13, № 1, p 12−25
  58. С.А. Моделирование процессов взаимодействия электромагнитных волн с поглощающей средой в регулярных вол-новедущих структурах // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Тез. докл. научн-техн. кофр. Саратов, 1994, с 69−71
  59. Barth W., Martin R.S., Wilkinson J.H. Calculation of the eigenvalues of a symmetric tridiagonal matrix by the method of bisection // Num. Math. 1967, v.9, № 5, p 386−393
  60. Волноводы сложных сечений / Г. Ф. Заргано и др. -М.: Радио и связь, 1986 -124 с
  61. Ю.А., Раевский С. Б., Сморгонский В. Я. Расчет гофрированных и частично заполненных волноводов. -М.: Советское Радио, 1980 -200с
  62. Rengarajan S.R., Lewis J.E. Dielectric loaded elliptical waveguides
  63. Trans. 1980, v. MTT-28, № 10, p 1085−1088
  64. Collin R.E. Field Theory of Guided Waves. N.Y.: McGrow-Hill, 1960
  65. Ю.С., Бушен Jl.Г. Нормальные волны в прямоугольном волноводе, содержащем слой диэлектрика с произвольными потерями // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1978, т.21, № 8, с 124−126
  66. Ю.В. Частично заполненные прямоугольные волноводы. -М.: Сов. радио, 1967 -216 с
  67. Saha Р.К., Mazumder G.G. Bandwidth characteristics of onhomogeneous T-septum waveguides // IEEE Trans. 1989. v. MTT-37, № 6, pl021−1026
  68. Zhang Y., Joines W.T. Some properties of T-septum waveguides // IEEE Trans. 1987, v. MTT-35, № 8, p 769−775
  69. Линии передачи сложных сечений / Г. Ф. Заргано и др. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1983 -326 с
  70. Magerl G. Ridged waveguides with inhomogeneous dielectric-slab loading // IEEE Trans. 1978. v. MTT-26, № 6, p 413−416
  71. И.П., Яковлев В. В. Характеристики полосы одномо-дового режима прямоугольного волновода с Т-ребром, частично заполненного диэлектриком // Электронная техника Сер. Электроника СВЧ. 1983. Вып.7 с 37−41
  72. В.А., Комаров В. В. Микроволновые системы с равномерным объемным нагревом. 4.1 Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1997 -160 с
  73. В.А., Железняк А. Р., Комаров В. В. Приближаемый расчет критических длин волн волноводов сложной формы с частичным диэлектрическим заполнением // Радиотехника, 1990,7, с 74−75
  74. Chen T.S. Calculation of the parameters of ridge waveguides // IRE Trans. 1957. v. MTT-5, № 1, p 12−17
  75. JI.Г. Полые резонаторы и волноводы. -М.: Сов. ра-дио1952 -256 с
  76. В.А., Яковлев В. В. Диапазонные свойства установок СВЧ нагрева термопараметрических материалов на волноводах сложных сечений // Радиотехника. 1991, № 12, с 66−69
  77. Komarov Y.V., Yakovlev Y.V., Zheleznyak A.R., Dmitrieva E.I., Kolomeytsev V.A. Finite element analysis of T-septum waveguide structures // Proceedings of Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics. Winnipeg. Canada. 1992. p 443−448
  78. В.А., Яковлев В. В. Расчет собственных параметров и структуры поля волноводов сложной формы методом конечных элементов / В кн.: Создание и расчет электронных устройств и приборов. -Саратов: Изд-во СГУ, 1982. с 3−7
  79. Kolomeytsev V.A., Komarov Y.V., Yakovlev V.V. Auxiliary elements enchaucing characteristics of travelling wave applicators ofcomplex cross section // Proceedings of 32nd Microwave Power Symposium. Ottawa. Canada. 1997. p 34−37
  80. Kolomeytsev V.A., Komarov V.V., Yakovlev V.V. Double-ridged travelling wave applicator for efficient microwave duplicating of fabric // Proceedings of 31st Microwave Power Symposium. Boston. USA. 1996. p 159−160
  81. В.А., Комаров В. В., Скворцов А. А. Аналитические соотношения для определения практической длины волны доминантной моды прямоугольного волновода с Т-ребром. -М: 1996. Деп. в ВИНИТИ 16.10.96. № 3052-В97 -11 с
  82. В.А. Исследование влияния СВЧ электромагнитного поля на свойства полимеров // Технологические СВЧ установки, функциональные электродинамические устройства. Межвузовский научн. сборник. -Саратов: Изд-во СГТУ, 1998, с 110 112
  83. Buffler C.R., Stanford М.А. Effects of dielectric and thermal properties on the microwave heating of food // Microwave Word, 1991, v. 12, № 4, p 15−23
  84. Kraszewski A, Nelson S. Study on grain permittivity measurements in free space // J. Microwave Power, 1990, v.25, № 4, p 202−210
  85. GhodgaonKar D.K., Varadan V.V., Varadan V.K. Free space measurement of complex permittivity and complex permeability of magnetic materials at microwave frequencies // IEEE Trans, 1990, v. IM-39, № 2, p 357−394
  86. Kolomeytsev V.A., Yakovlev V.V. Self-conjugated problem of microwave heating for waveguide structures contained thermoparametric media // Microwave and High-Frequency Heating' 95. Proceeding of the Conference, Cambridge, UK. 1995, p 221−224
  87. Torres F., Jecko В. Complete FDTD analysis of microwave heating process in frequency dependent and temperature dependent media // IEEE Trans, 1997, v. MTT-45, № 1, p 108−117
  88. В.А., Яковлев B.B. Расчет электромагнитных полей рабочей камеры СВЧ нагревательной установки на П-волноводе // Радиотехника. 1987, № 9, с 65−66
  89. В.А. Тепловая обработка термонелинейных материалов в электромагнитном поле СВЧ // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Сборник трудов междунар. научн.-техн. конф. Саратов. 1994, с 142−143
  90. В.А., Коломейцев В. А. Микроволновые установки специального назначения // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Сб. трудов междунар. научн.-техн. конф. Саратов, 1996. т.2, с 25−26
  91. И.И. и др. Применение СВЧ энергии в промышленности // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1982. Вып. 12 (348). с 51−62
  92. Е.В. Конструкции СВЧ электротермических установок нагрева и сушки // Волноводные линии, системы и элементы технологических установок СВЧ. Межвуз. научн. Сборник. Саратов. 1994. С 75−78
  93. Ю.Дубинин В. В., Беляева Н. К. СВЧ-устройства для термообработки протяженных диэлектрических изделий. -М.: ЦНИИ Электроника, 1980. -128 с111 .A.c. № 1 292 209 (СССР) СВЧ-печь / Макаров В. Н. и др. // Б.И. 1987, № 7
  94. А.с. № 1 709 556 (СССР) Камеры для СВЧ-нагрева диэлектриков / Сосунов В. А. // Б.И. 1992, № 4
  95. Liu F. et al A numerical and experimental investigation of the microwave heating of polymer materials inside a ridge waveguide // J. Microwave Power, 1996, v.13, № 2, p 71−82
  96. Antony P., Paoloni F. Heating of lossy films on a metal surface using a dielectric loaded T-septum waveguide // J. Microwave Power, 1992, v.27, № 2, p 112−116
  97. E1-Sayed E.D., Hashem М.К. Ridges waveguide applicators for uniform microwave heating of sheet materials // J. Microwave Power. 1984. 19(2), p. 111−117
  98. Патент № 2 055 447 (Россия). Установка для СВЧ обработки диэлектрических материалов / Барышников И. В. и др. // Б.И. 1996. № 6
  99. Ю.С., Сатаров И. К. Расчет коэффициента затухания в СВЧ сушилках на прямоугольном волноводе // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Сб. трудов международной научн.-техн. конф. Саратов, 1998, т. З, с 9−12
  100. Bossavit A. Uniqueness of solution of Maxwell equations in the loaded microwave oven and how it may be fail to hold // Microwave and High frequency heating 1995. Proceedings of the Int. Conference. Cambridge. UK. 1995., p. A.2.1-A.2.2.
  101. Yang А.P., Yang Т.С., Taub I.A. Effectiveness of metallic shielding in improving the uniformity of microwave heating // Proceeding of the 33rd Microwave Power Symposium. Chicago, USA, 1998, p. 90−93.
  102. Stuchly S.S., Hamid M.A. Physical parameters in microwave heating process // Journal of Microwave Power, v.7, № 2, p. 117 137, 1972.
  103. Van Dommelen D., Stefens P. Temperature distribution in high frequency heated dielectrics // Journal of Microwave Power, v.22, № 3, p. 121−126, 1987.
  104. Ю.С., Коломейцев В. А. Тепловое поле волно-водных нагрузок с тепловым поглотителем на внутренней поверхности // Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника, т. XVI, № 1, 1973.
  105. А.с. № 369 652 (СССР). Коаксиальная камера для термообработки диэлектриков. / Архангельский Ю. С., Арделян Н. Г. // Б.И. № 10, 1973.
  106. А.с. № 945 024 (СССР) Установка для сушки сыпучих материалов / Воробьев Н. И. и др. // Б.И. 1996, № 15.
  107. С.С. Основы теории теплообмена М.: Атомиз-дат, 1979.
  108. Г. Н., Семяшкин Э. М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах. JL: Энергия, 1968.
  109. В.П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача.1. М.: Энергия, 1975.
  110. .Н. Теплопередача. М.: Энергия, 1981.
  111. X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. М.: Мир, 1979.
  112. Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. М.: Наука, 1961.
  113. A.B. Теплопроводность нестационарных процессов. -М.: Энергия, 1948.
  114. Л.В., Михайловский Г. Х., Селиверстов В. М. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Энергия, 1979.
  115. A.B., Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. М.: Энергия, 1975.
  116. Г., Эрк С., Григуль У. Основы учения о теплообмене. -М.: Мир, 1958.
  117. A.A. Применение теории подобия и исследования процессов тепломассообмена. М.: Энергия, 1974.
  118. Г. Н. Тепло- и массообмен в электронной аппаратуре. М.: Высшая школа, 1984.
  119. Э.К., Дрейцер Г. А., Костюк В. В., Берлин И. И. Методы расчета сопряженных задач теплообмена. М.: Наука, 1983.
  120. Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. М.: Мир, 1983.
  121. М.А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1956.
  122. A.B. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1972.
  123. Gebhart В. Heat Transfer. McGraw Hill Inc. New York, 1961.
  124. C.H. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1964.
  125. С.С., Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче. М.: Госэнергоиздат, 1959.
  126. В. А. Муравлев A.B. Тепловое поле цилиндрического пленочного резистора, включенного по традиционной схеме в коаксиальной оконечное нагрузке // Вопросы электронной техники. Сб. научн. трудов. СПИ. Саратов, 1973.
  127. B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности. М.: Высшая школа, 1983.
  128. Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов A.B. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. М.: Высшая школа, 1990.
  129. В.М., Полежаев В. И., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Наука, 1984.
  130. Н.И. Исследование процессов тепло- и массообмена методом сеток. Киев, Наукова думка, 1978.
  131. Desai R. etal. Computer modelling of microwave cooking using the transmission line model // IEEE Proceeding Pt. A, 1992, v. 139, № 1, p. 30−38.
  132. Dibben D.C. Computational modelling an introduction // Short Course. Microwave and High Frequency Heating 1995. Proc. of the International Conference. Cambridge. UK. 1995. p. 41−50.
  133. Jolly P. Turner I. Non-linear field solutions of one-dimensional heating// Journal of Microwave Power, vol 25, № 1, 1990, p.3−15.
  134. И.М. и др. Универсальная программа решения методом конечных элементов двумерной задачи сопряженного теплообмена в узлах электронных проборов. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. Вып. 8(392), 1986, с. 67−70ю
  135. Hirata К., Kawase Y., Mori Т. Thermal analysis of PTC applied resine heater using 3D finite element method // Proceedings of the 8th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field. Computation. Tuscon. USA. 1998. p. 213.
  136. Noor A.K., Survey of computer programs for heat transfer analyses // Finite Elements in Analysis and Disign. № 2, 1986. pp. 259−312.
  137. Sekhak A. etal. A thermal and electromagnetic analysis inbiological objects using 3D finite elements and absorbing boundary conditions // IEEE Trans, on Magnetics, v.31, № 3, 1995. p. 18 651 868.
  138. Dibben D. Numerical and Experimental Modelling of Microwave Heating. Ph. D. thesis. Cambridge University. UK. 1995.
  139. A., Pichon L., Razek A. 3D FEM magneto-thermal analyses in microwave ovens // IEEE Trans on. Magnetics, v.30. № 5. 1994, pp. 3347−3350.
  140. Preis K., etal. Application of FEM to coupled electric, thermal and mechanical problems // Electrotechnic and Informatic. H3. 111. 1994. pp. 106−112.165.3игель P., Хауэлл Д. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975.
  141. В. А., Яковлев В. В. Плавные переходы для согласования прямоугольного волновода и прямоугольного волновода с Т-ребром. //Радиотехника, 1990, N2, с. 89−90.
  142. У. У., Yakovlev V. V. Continuous single-mode transitions, for joing rectangular and dielectric loaded horseshoe-shaped waveguide.//Proceeding of 9th Conference of the Computation of Electromagnetic Fields. Miami, USA, 1993, p. 340−341.
  143. Yakovlev V. V., Kolomeytsev У. A., Komarov V. V. Two-sectional matching transition for partially filled rectangular T-septum waveguide.// Proceeding of 10th Conference of the Computation of Electromagnetic Fields. Berlin, Germany, 1995, p. 692−693.
  144. В.Б., Коломейцев В. А., Яковлев В. В. Собственные параметры и структуры электромагнитных полей подковообразного волновода // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника, т.30, № 1, с. 20−25
  145. В.А., Яковлев В. В. Синтез прямоугольного волновода с Т-ребром // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1983, т.26, № 1, с. 85−87.
  146. В.И. и др. Расчет характеристик линий передачи. -Днепропетровск.: ДГУ, 1985. 100 с.
  147. Волноводы с поперечным сечением сложной формы / Под ред. В. М. Седых. Харьков, ХГУ, 1979 — 128 с
  148. А.Л., Явич Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Сов. Радио, 1967. — 652 с.
  149. Д.М., Гридин А. Н., Мишустин Б. А. Устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1981. — 295 с.
  150. Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988. — 432 с.
  151. Д. К. Принципы и применения волноводной передачи. М.: Советское радио, 1955 — 700 с.
  152. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств./Под ред. Вольмана В. И. М.: Радио и связь, 1982 -382 с.
  153. Kobayashi М., Sawada N. Analysis and synthesis of tapered microstrip transmission lines.// IEEE Trans, v. MTT 40, № 8, 1992, p. 1642−1646.
  154. В. П., Тупикин В. Д., Чернышов С. Л. Коаксиальные пассивные устройства. Саратов, СГУ, 1993. — 416 с.
  155. А. С., Смирнов В. Л., Шмалько А. В. Интегральнаяоптика для систем передачи и обработки информации. М.: Радио и связь, 1990 — 224 с.
  156. Huting W. A., Webb К. J. Comparison of mode-matching and differential equation techniques in the analysis of waveguide transition// IEEE Trans, v. MTT-39, № 2, 1991, p. 280−286.
  157. S. S., Davies J. В., Davies O. J. Computer analysis of gradually tapered waveguide with arbitrary cross section// IEEE Trans, v. MTT-25, № 5, 1977, p. 437−430.
  158. Lavedan L. J. Design of waveguide-to-microstrip transition specially suited to millimeter-wave applications.// Electronic Letters, v. 13, № 20, 1977, p. 604−605.
  159. H. К. и др. Возбуждение П-волновода коаксиальной линией.// Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1977, № 6, с. 113−115.
  160. Shelton W. Ridged waveguide receiver and components.// Microwave Journal, v. 5, № 4, 1962, p. 101−107.
  161. Ponchak G. E., Dib N. I., Katechi P. B. Design and analysis of transitions from rectangular waveguide to layered ridge dielectric waveguide.// IEEE Trans, v. MTT-44, № 7, 1996, p. 1032−1040.
  162. Г. Т., Чаплин А. Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Энергия, 1967 — 367 с.
  163. Г. Т., Петров Б. М., Грудинская Г. П. Электродинамика и распространение раДйЪволн. М.: Сов. радио, 1969, 367 с.
  164. К. Антенны бегущей волны. М.: Энергия, 1970, 448с.
  165. Л. А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988 440 с.
  166. А. с. № 1 575 326 (СССР). Камера СВЧ нагрева.//Коломейцев В. А. и др.//Б. И. № 4, 1990.
  167. В. А. и др. Перспективы использования прямоугольного канального волновода с Т-ребром.//Антенно-фидерные устройства, системы и средства радиосвязи. Сб. трудов III междунар. научно-техн. конф., Воронеж, 1997, т.2, с. 270−277.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!