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耦合來產生熱量，即利用介質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。但是在實際的應用過程中，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)值計算方法發(fā)揮著越來越重要的作用，其中，時域有限差分算法(FDTD)是20世紀60年代中期發(fā)展起來的一種十分有效的電磁場數(shù)值計算方法，它的

2、本質是將微分形式的時域Maxwell旋度方程轉化為差分方程來數(shù)值求解電磁場。目前，F(xiàn)DTD法的應用已經遍及許多科學領域。 本文實驗部分采用微波對CαO-SiO<,2>體系材料進行了加熱，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的ULTIMAX-20紅外輻射高溫計測定。對于材料樣品平均溫度的測量，結合微波加熱過程的一些特點，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、結果可靠的特點。這些測量結果可用作對于微波加熱體溫度場理論計算結果進行對比的重要依據(jù)。 有限差分法求解微波加熱體溫度變化規(guī)律的要點是：首先選擇合理形式的熱傳導微分方程，將計算節(jié)點放置在Yee元胞中心，從而將熱傳導方程離散化而得到關于溫度的差分方程組。在求解所得到的差分方程組時，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，對于時間步長也有相應要求，當然這個要求遠低于FDTD法對時間步長的要求