無機(jī)膠凝材料微波加熱過程的數(shù)學(xué)模擬研究.pdf

1、在本學(xué)位論文中，選擇CaO—SiO<,2>體系內(nèi)的無機(jī)膠凝材料為所研究的材料。以微波加熱技術(shù)為該材料的制備方法。具體針對微波加熱合成該材料的過程展開研究。研究重點(diǎn)是該過程的理論分析、數(shù)學(xué)模型建立、數(shù)值模擬計算以及相應(yīng)計算機(jī)軟件的開發(fā)。 本學(xué)位論文的理論研究方法是：經(jīng)過對該材料微波加熱合成過程進(jìn)行理論分析以及合理地簡化有關(guān)的微分方程，從而建立與該過程相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是指經(jīng)過具體簡化后的微分方程(組)以及一些單值性條件。單值

2、性條件包括：邊界條件、初始條件、幾何條件和物理條件。 本研究中所建立的數(shù)學(xué)模型有三個，分別是：諧振腔內(nèi)微波場的數(shù)學(xué)模型、樣品內(nèi)微波場的數(shù)學(xué)模型以及樣品內(nèi)溫度場的數(shù)學(xué)模型。這三個數(shù)學(xué)模型可以分別用“有限元法(簡稱FEM法)”、“時域有限差分法(簡稱FDTD法)”和“前向有限差分法(簡稱EFDM法)”進(jìn)行離散化處理和數(shù)值計算。其計算結(jié)果就是關(guān)于上述微波加熱過程中相關(guān)微波場與溫度場的理論研究成果與數(shù)學(xué)模擬。 除了在理論上進(jìn)行研

3、究以外，本學(xué)位論文中還將數(shù)學(xué)模型及其模擬計算結(jié)果與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探索、參數(shù)測試結(jié)合起來進(jìn)行研究。具體來說，就是在有關(guān)理論指導(dǎo)下進(jìn)行的、有目的性的實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)的測試工作，將實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果以及測試得到的結(jié)果與理論模擬計算的結(jié)果進(jìn)行相互對比、相互反饋、相互補(bǔ)充，從而完善所建立的數(shù)學(xué)模型和相關(guān)的計算程序，使之能夠得出與實(shí)際參數(shù)更為吻合的理論計算結(jié)果。從而為以后相關(guān)的應(yīng)用研究與開發(fā)研究提供必要的技術(shù)支持與指導(dǎo)。 經(jīng)過上述一系列的理論分析與微分

4、方程的簡化、數(shù)學(xué)模型的建立、數(shù)學(xué)模型中微分方程的離散化處理、用算法語言進(jìn)行的編程、實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的反饋、計算程序的修正，本研究最后得到的是一個綜合的模擬計算軟件。該軟件的功能較強(qiáng)，它在計算機(jī)上的運(yùn)行結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)對上述微波加熱過程的理論模擬。這些模擬結(jié)果能夠揭示出該微波加熱過程中的一些具體規(guī)律，在這些模擬計算結(jié)果中，有的理論計算結(jié)果獲得了某些可測量參數(shù)的驗(yàn)證。驗(yàn)證的結(jié)果表明：理論計算結(jié)果與實(shí)際測量、測試結(jié)果較為吻合。這些理論模擬結(jié)果與一些實(shí)