基于頻域有限差分法的TE-,103-微波諧振腔電磁-熱模型研究.pdf

1、微波加熱具有快速加熱、均勻加熱、節(jié)能、高效、安全、環(huán)保且易于控制等優(yōu)點，目前它在許多科技領域得到了廣泛的應用。本文選用頻域有限差分法(Finite-Difference Frequency-Domain，簡稱FDFD法)這一數(shù)值模擬計算技術來研究TE<,103>型諧振腔中微波作用于被加熱介質的加熱效應及其效果。具體來說，首先建立了基于FDFD法進行數(shù)值分析的電磁-熱模型，應用該模型模擬計算了微波加熱具體介質時被加熱介質內的溫度分布情況。

2、 本論文的內容共分為五部分： 1.論述學位論文的研究背景及其意義，最后確定本文的主要研究方法和研究內容。 2.首先通過傅立葉變換將Maxwell方程組變換為頻域Maxwell方程組，這就是本研究中的電磁模型。然后借鑒Maxwell時域有限差分法(FDTD法)差分方程的推導過程，從頻域Maxwell方程的微分形式出發(fā)，采用Yee元胞進行網格劃分，并用中心差分代替微分，最終推導出Maxwell頻域有限差分方程。而后分

3、別確定所研究問題的吸收邊界條件和總場邊界條件，并選取合理的外圍邊界條件和設置激勵源。同時在確定空間步長時要避免頻域有限差分法中可能會出現(xiàn)的數(shù)值色散問題。最后通過數(shù)值計算就可以得到所研究問題的電磁場規(guī)律。 3.根據(jù)微波加熱的特點，選取熱傳導的微分方程來作為本研究的熱模型。并結合電磁模型，將熱傳導微分方程進行傅立葉變換。也采用上述Yee元胞進行網格劃分，但是溫度節(jié)點位于Yee元胞的中心。具體計算時需要先確定溫度場的初始條件和邊界條件

4、，同時也要避免出現(xiàn)數(shù)值色散問題。將上述電磁模型與熱模型結合進行數(shù)值計算，就可以得到所研究微波加熱介質內的溫度空間分布結果。 4.根據(jù)上述所建立的電磁-熱模型，選擇對微波有強烈吸收性的水這～介質來進行微波加熱的數(shù)值模擬計算，利用Matlab軟件編程計算，從而得到了空腔時諧振腔內部的電場分布、加載介質水時諧振腔電磁場分布、不同迭代時水的溫度場空間分布。最后對數(shù)值模擬結果進行分析，說明了數(shù)值模擬方法的正確性以及合理性。 5.對