авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Свч-устройства резонаторного типа с многощелевой системой возбуждения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РЕМНЁВ Вадим Сергеевич

СВЧ-УСТРОЙСТВА РЕЗОНАТОРНОГО ТИПА С МНОГОЩЕЛЕВОЙ СИСТЕМОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Специальность 05.12.07 – Антенны, СВЧ – устройства и их технологии

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Саратов 2009

Работа выполнена в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Коломейцев Вячеслав Александрович
Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук Иванченко Владимир Афанасьевич -кандидат технических наук, доцент Семенов Владимир Константинович
Ведущая организация: ОКБ «Тантал Наука», г. Саратов

Защита состоится «10» июня 2009 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.01 при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77, корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета (410054, Саратов, ул. Политехническая, 77).

Автореферат разослан «8 » мая 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета А. А. Димитрюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные тенденции в области термообработки диэлектрических материалов направлены на поиск новых высокоэффективных и экологически чистых технологий. Одним из таких направлений является использование в качестве источника тепла энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот. Использование электромагнитного поля сверхвысоких частот для целей термообработки диэлектрических материалов позволяет разработать интенсивные, энергосберегающие и экологически чистые технологии. Известны и описаны СВЧ-устройства, реализующие технологии термообработки диэлектрических материалов в различных отраслях промышленности.

Начавшееся примерно 50 лет назад применение СВЧ-энергии в промышленности, быту, сельском хозяйстве, медицине и биологии требует разработки новых моделей и методов расчета СВЧ-устройств. Решение данной задачи позволит улучшить качество обрабатываемых материалов за счет достижения требуемого уровня однородности распределения тепловых источников в объёме обрабатываемого материала.

Целью диссертационной работы является исследование возможности снижения коэффициента неоднородности нагрева за счёт использования бокового многощелевого возбуждения рабочей камеры и изменения геометрии рабочей камеры для нагрева произвольных диэлектрических материалов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:



– рассчитаны собственные электродинамические параметры в СВЧ- установках с боковой многощелевой системой возбуждения резонаторной камеры и изменяющейся геометрией. Как показано, данная система существенно влияет на распределение электромагнитного поля в объёме резонаторной камеры и в объёме диэлектрического материала;

– исследовано распределение удельной плотности тепловых источников в объёме диэлектрического материала с учетом изменения диэлектрических параметров материала в процессе термообработки;

- экспериментально исследованы параметры СВЧ-установок с боковой многощелевой системой возбуждения рабочей камеры и камеры с изменяющейся геометрией, позволяющие оптимизировать процесс термообработки.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием математического аппарата электродинамики, теории электромагнитного поля, методов математического моделирования, линейной алгебры. Экспериментальные исследования проведены на конкретной конструкции микроволнового устройства (резонаторного типа с изменяющимися параметрами многощелевой системы возбуждения).

Научная новизна.

1. Предложен способ повышения однородности электромагнитного поля в объёме обрабатываемого материала в СВЧ-устройствах резонаторного типа посредством бокового многощелевого возбуждения резонаторной камеры и изменения геометрии рабочей камеры, позволяющие увеличить число степеней свободы для достижения требуемого уровня распределения удельной плотности тепловых источников в рабочей камере и обеспечить приемлемый режим термообработки.

2. Проведён расчёт собственных колебаний исследуемых СВЧ-установок с частичным заполнением рабочей камеры диэлектрической нагрузкой. Полученные результаты расчётов позволяют оптимизировать режимы работы СВЧ-установок в зависимости от обрабатываемого материала.

3. На основании комплексного исследования электродинамических параметров СВЧ-установок с боковым многощелевым возбуждением резонаторной камеры установлено влияние расположения и количества возбуждающих щелей на структуру поля в объёме обрабатываемого материала в зависимости от диэлектрической проницаемости образца и определена зависимость степени равномерности поля от количества и расположения щелей.

4. Проведено исследование структуры электромагнитного поля в рабочей камере при многощелевом её возбуждении в зависимости от изменения положения короткозамыкающих поршней в прямоугольном волноводе со щелями и установлено их влияние на структуру поля в объёме диэлектрической нагрузки.

5. На основании натурных экспериментальных исследований были получены значения электродинамических параметров, позволяющие оценить степень согласования элементов конструкции СВЧ-установок в зависимости от расположения щелей, расстояния от источника возбуждения до первой щели и короткозамыкающих поршней волновода. Приведенные результаты показали, что использование многощелевых систем возбуждения позволяет существенно влиять на электромагнитное поле и улучшить выходные параметры обрабатываемого материала.

Достоверность и обоснованность. Обоснованность и достоверность полученных результатов определяются корректным использованием математических методов, удовлетворительным совпадением результатов численного моделирования с результатами экспериментов.

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты:

Результаты анализа собственных электродинамических параметров СВЧ-установок с многощелевой системой возбуждения при различных диэлектрических параметрах обрабатываемого материала, позволяющие оценить распределение электромагнитной энергии в области обрабатываемого материала и выбрать геометрию рабочей камеры, режим термообработки в зависимости от диэлектрических свойств обрабатываемого материала.

Критерий анализа структуры квадрата модуля напряжённости электрического поля позволяет определить удельную плотность тепловых источников в объёме обрабатываемого материала в зависимости от расположения щелей связи и влияния короткозамыкающих поршней в прямоугольном волноводе и расположения материала в рабочей камере.

Результаты экспериментального исследования режима обработки и структуры электромагнитного поля в рабочей камере, частично заполненной диэлектрическим материалом, определяющие приемлемую степень согласования элементов конструкции СВЧ-установок и обеспечивающие требуемый электротехнологический процесс термообработки.

Практическая ценность результатов диссертации:

1.Полученные данные с использованием программы расчёта и проектирования конструкций микроволновых устройств равномерного нагрева диэлектрических материалов открывают перспективы для внедрения их в технологические процессы различных отраслей промышленности, а также для бытового применения.

2.Показано, что использование бокового многощелевого возбуждения СВЧ-устройства позволит увеличить однородность распределения тепловых источников в объёме обрабатываемого материала, что является необходимым условием для заданного процесса термообработки.

3.Даны практические рекомендации по повышению уровня равномерности нагрева произвольных диэлектрических материалов в СВЧ- устройствах резонаторного типа бытового назначения.

4.Исследования установки резонаторного типа с боковым многощелевым возбуждением и с изменяющейся геометрией рабочей камеры показали, что увеличение тангенциальной составляющей электрического поля позволяет увеличить уровень равномерности нагрева диэлектрических материалов.

5.Результаты работы могут быть использованы в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках, проводимых в Саратовском государственном техническом университете, в учебном процессе на кафедре «Радиотехника», а также в Саратовском филиале Института радиотехники и электроники РАН РФ и на предприятиях-ГНПП «Алмаз-Фазотрон», СЭПО (Саратовское электроагрегатное производственное объединение), КБ «Электроприбор» (г. Саратов).

Апробация работы. Работа выполнена на кафедре «Радиотехника» Саратовского государственного технического университета в период 2005-2008 гг. Основные положения и результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, докладывались и обсуждались на:

-Международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь», посвящённой 110-летию изобретения радио и 75-летию Саратовского государственного технического университета (Саратов, 2005 г.);

-третьей Международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь» (Саратов, 2006 г.);

-четвёртой Международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь» (Саратов, 2007 г.).

Публикации. По материалам исследований, выполненных по теме диссертации, опубликовано 11 печатных работ, из них одна работа в рекомендуемом ВАК РФ издании.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованной литературы. Диссертация изложена на 134 страницах, из них 94 страницы с текстом, 40 с рисунками. Список использованной литературы содержит 102 наименования.

Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты всех расчётов получены автором самостоятельно, кроме того, в совместно опубликованных работах автор принимал непосредственное участие в анализе полученных результатов и формулировке выводов, составляющих основу этих публикаций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы: обосновывается актуальность проведённых исследований, определяются цель и решаемые при её реализации задачи, сформулированы научная новизна и практическая значимость результатов, указаны апробация и публикации основных результатов, перечень основных положений, выносимых на защиту, приведены структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе даётся обзор математических моделей для расчёта электродинамических систем, основанных на различных методах решения. Эти методы делятся на три группы: аналитические, численно- аналитические и численные методы решения.

Приведены способы анализа сложных микроволновых устройств нагрева, одним из которых является метод частичных областей, при котором исследуемый объект разделяется на отдельные части, анализ каждой из которых производится независимо от остальных аналитическими или численными методами, либо производится экспериментально. На основании анализа всех автономных блоков, входящих в устройство, с учётом граничных условий на разделяющих эти блоки поверхностях, составляется схема устройства, которая определяет связи между отдельными элементами. Заключительным этапом решения задачи является построение на основе общей схемы математической модели устройства в целом.

В основу математической модели положено решение неоднородной совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности, которое для частично заполненного резонатора описывается уравнениями Гельмгольца и уравнением теплопроводности:

(1)
(2)






Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.