微波加熱CaO-SiO-,2-體系材料的數(shù)值模擬研究.pdf

1、微波加熱技術(shù)是利用微波這一特殊波段所具有的一些特性以及它與被加熱介質(zhì)耦合來產(chǎn)生熱量，即利用介質(zhì)損耗使材料整體加熱至所需溫度。它具有加熱速度快、加熱均勻、高效、易控制、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，對于微波加熱體，尤其是固體加熱樣品溫度變化的測量存在著一定的困難。在現(xiàn)代微波電磁場工程中，各種數(shù)值計(jì)算方法發(fā)揮著越來越重要的作用，其中，時(shí)域有限差分算法(FDTD)是20世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來的一種十分有效的電磁場數(shù)值計(jì)算方法，它的

2、本質(zhì)是將微分形式的時(shí)域Maxwell旋度方程轉(zhuǎn)化為差分方程來數(shù)值求解電磁場。目前，F(xiàn)DTD法的應(yīng)用已經(jīng)遍及許多科學(xué)領(lǐng)域。 本文實(shí)驗(yàn)部分采用微波對CαO-SiO<,2>體系材料進(jìn)行了加熱，微波加熱系統(tǒng)的微波源頻率為2450MHz，使用的功率為1kW。材料的溫度變化采用日本產(chǎn)的ULTIMAX-20紅外輻射高溫計(jì)測定。對于材料樣品平均溫度的測量，結(jié)合微波加熱過程的一些特點(diǎn)，采用液體量熱測溫方法，該溫度測量方法的原理是熱傳遞和能量守恒，

3、具有操作簡便、結(jié)果可靠的特點(diǎn)。這些測量結(jié)果可用作對于微波加熱體溫度場理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比的重要依據(jù)。 有限差分法求解微波加熱體溫度變化規(guī)律的要點(diǎn)是：首先選擇合理形式的熱傳導(dǎo)微分方程，將計(jì)算節(jié)點(diǎn)放置在Yee元胞中心，從而將熱傳導(dǎo)方程離散化而得到關(guān)于溫度的差分方程組。在求解所得到的差分方程組時(shí)，還要考慮定解條件，包括：初始條件和邊界條件。同樣為了保證數(shù)值的穩(wěn)定性，對于時(shí)間步長也有相應(yīng)要求，當(dāng)然這個(gè)要求遠(yuǎn)低于FDTD法對時(shí)間步長的要求