автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:СВЧ нагревательные устройства резонаторного типа с регулируемым подводом электромагнитной мощности

На правах рукописи

0034547 17

СЕМЕНОВ Александр Эдгарович

СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЗОНАТОРНОГО ТИПА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПОДВОДОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.12.07 - Антенны, СВЧ - устройства и их технологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2008

003454717

Диссертация выполнена в ГОУ технический университет»

Научный руководитель -Официальные оппоненты -

ВПО «Саратовский государственный

доктор технических наук, профессор Коломейцев Вячеслав Александрович

доктор физико-математических наук, профессор

Иванченко Владимир Афанасьевич

доктор технических наук, профессор Мещанов Валерий Петрович

Ведущая организация - ОАО «НПП «Контакт», г. Саратов

Защита состоится 25 ноября 2008 г. в 15м часов на заседании диссертационного совета Д 212.242,01 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, Саратов, ул.Политехническая, 77, корпус 2, ауд. 404.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» (410054, Саратов, ул. Политехническая, 77).

Автореферат разослан 24 октября 2008 г.

Учетный секретарь диссертационного совета

А.А. Димитрюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Основным требованием к СВЧ нагревательным установкам, позволяющим интенсифицировать процесс термообработки диэлектрических материалов, является создание однородной удельной плотности тепловых источников ^у=соп81) в объеме обрабатываемого материала. Особую актуальность данная задача приобретает я наиболее распространенных в технике и энергетике СВЧ- установках резонаторного типа, поскольку наличие резонансных свойств в рабочих камерах данного типа приводит к резкой неоднородности распределения электрического поля в области расположения материала и, соответственно, к неравномерности его нагрева. Попытки механического перемещения обрабатываемого материала в рабочей камере (вращение поддона с продуктом) не позволяют снизить перепад температур Л? нагреваемого материала в силу радиальной неоднородности распределения тепловых источников в поглощающем СВЧ-мощность материале. Также малоэффективным оказывается использование диссекторов в области источников электромагнитного поля, поскольку продукт в СВЧ-печах находится в дальней зоне возбуждения, а эффективность влияния диссектора на электрическое поле определяется лишь ближней зоной возбуждения.

Данное положение в основном определяется тем, что во всех бытовых СВЧ нагревательных установках резонаторного типа используется однощелевое возбуждение рабочей камеры без электронного управления подачей электромагнитной мощности в область взаимодействия поля с обрабатываемым материалом. При этом отличительной чертой системы возбуждения в данных установках является расположение источника возбуждения в рабочей камере установки (излучающая щель, как правило, располагается на верхней или боковой стенках резонатора). Данное техническое решение не позволяет увеличить число степеней слободы для достижения требуемого уровня распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, обеспечивающего заданный режим термообработки. Это принципиальная и важная в технике и энергетике СВЧ задача, требующая принципиально новых технических решений, связанных с созданием возбуждающих систем с электронным управлением подачей СВЧ-мойщости в рабочую камеру резонаторного типа, при котором обеспечивается заданное распределение тепловых источников в объеме обрабатываемого материала. При этом указанная задача должна быть решена чисто электродинамическим методом без использования механического перемещения нагреваемого материала. Данный подход позволяет создать СВЧ нагревательные установки резонаторного типа бытового назначения нового поколения, отличающиеся более высоким уровнем равномерности нагрева произвольных диэлектрических материалов.

Это весьма актуальная и практически важная задача, которая требует проведения комплексных исследований электродинамических и тепловых свойств рсзонаторных структур с частичным диэлектрическим заполнением и различными распределенными системами возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах с электронным управлением подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру. Данные исследования требуют решения совместной неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплрпроводности (ВКЗЭиТ), которая для резонаторных систем с произвольным диэлектрическим заполнением представляет значительные трудности. Учитывая данное положение, для решения указанной задачи необходимо разработать эффективные методы решения ВКЗЭиТ, которые позволят оптимизировать систему возбуждения резонаторной рабочей камеры, обеспечивающую заданный электротехнический процесс термообработки.

Цель диссертационной работы.

Проведение комплексных исследований электродинамических и тепловых свойств СВЧ-установок резонаторного типа при различных системах распределенного возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере, направленных на достижение требуемого уровня однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, при котором обеспечивается заданный технологический процесс термообработки.

Методы исследования.

Для решения поставленной задачи были использованы: методы математической физики решения задач электродинамики и теплопроводности; методы линейной алгебры; графоаналитический метод; метод эквивалентных схем; теория графов; метод конечных элементов с использованием принципа Галеркина и взвешенных невязок; метод конечных разностей с применением быстрого преобразования Фурье; объектно-ориентированные методы вычислений.

Научная новизна.

1. Предложена математическая модель процесса возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах СВЧ нагревательных установок резонаторного типа посредством распределенных, многощелевых систем возбуждения, позволяющая определить эффективность влияния управлением потоком электромагнитной мощности на уровень распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала.

2. Предложена методика решения совместной неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных СВЧ нагревательных структур с распределенными

системами возбуждения электромагнитного поля и рабочей камере с частичным поглощающим СВЧ-мощность диэлектрическим заполнением.

3. Определены численный метод и алгоритм решения неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности при произвольном характере заполнения рабочей камеры обрабатываемым материалом с учетом изменения электрофизических и тепловых свойств нагреваемого материала.

4. Проведено комплексное исследование электродинамических и тепловых свойств рабочих камер, позволяющее оценить степень влияния распределенных, многощелевых систем возбуждения на уровень однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и, соответственно, равномерности его нагрева.

5. Предложена методика повышения эффективности управления подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру СВЧ нагревательных установок резонаторного типа, направленная на достижение требуемого уровня однородности теплового поля в объеме обрабатываемого материала.

6. Проведены экспериментальные исследования электродинамических свойств различных распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах резонаторного типа, которые показали перспективность их использования для достижения требуемого уровня равномерности нагрева.

7. Предложена и экспериментально апробирована методика определения режима управления потоком СВЧ-мощности в рабочую камеру резонаторного типа, при котором достигается минимальный градиент температурного поля в объеме обрабатываемого материала без использования механического перемещения образца, что является основой создания СВЧ нагревательных установок нового поколения.

8. Установлены критерии оценки уровня однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и равномерности его нагрева в СВЧ нагревательных установках резонаторного типа, позволяющие определить эффективность использования распределенных систем возбуждения для обеспечения заданного технологического процесса термообработки.

Практическая значимость.

1. Даны практические рекомендации по оптимизации численных методов решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности применительно к исследованию электродинамических и тепловых свойств рабочих камер СВЧ нагревательных установок резонаторного типа с распределенными, многощелевыми системами возбуждения электромагнитного поля.

2. Разработаны конструкции распределенных, многощелевых (трех- и четырехщелевых) систем возбуждения электромагнитного поля резонаторных рабочих камер прямоугольной формы, которые обладают

большими функциональными возможностями в достижении требуемого уровня равномерности нагрева, чем стандартные системы возбуждения микроволновых печей.

3. Даны практические рекомендации по оптимизации режима подачи СВЧ-мощности и рабочую камеру посредством электронного управления распределенной системой возбуждения электромагнитного поля, позволяющие уменьшить градиент температуры нагрева в объеме обрабатываемого материала в СВЧ-установках резонаторного типа.

4. Даны практические рекомендации по созданию СВЧ нагревательных установок резонаторного типа нового поколения с электронным управлением потоком СВЧ-мощности в рабочую камеру, позволяющие обеспечите требуемый уровень равномерности нагрева без применения устройств механического перемещения обрабатываемого материала.

Апробация работы.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Радиотехника» Саратовского государственного технического университета. Результаты диссертационной работа были доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях: «Радиотехника и связь» (Саратов, СГГУ, 2004, 2006, 2007), «Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы» (Саратов, ОАО «НПП «Контакт», 2007), «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-ХХ1, Саратов, СГТУ, 2008).

Достоверность и обоснованность результатов.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов обусловлены корректностью постановки неоднородной математической модели процесса взаимодействия электромагнитных волн с произвольными диэлектрическими, поглощающими СВЧ-мощность материалами в резопаторных системах с распределенной системой возбуждения электромагнитного поля, точной формулировкой граничных условий на внутренней поверхности рабочей камеры и на границе раздела сред, использованием современных, высокоточных численных методов решения совместной неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности, экспериментальным исследованием электродинамических свойств различных распределенных, многощелевых систем возбуждения электромагнитного поля.

Реализация результатов.

Результаты исследований внедрены в учебном процессе и научно-исследовательских габотах, проводимых кафедрой 'I «Радиотехника» СГТУ,' граотах . и могут быть использованы на предприятиях радиоэлектронного профиля: ОАО «НПП «Контакт», ОАО «КБ Электроприбор», ОКБ «Тантал-Наука», ЗАО НГ1Ц «Алмаз - Фазотрон».

Публикации.

По результатам научных исследований, проведенных в рамках данной диссертационной работы, опубликовано 11 печатных работ, из них три работы - в рекомендуемых ВАК РФ изданиях.

Структура и обьсм диссертационной работы.

Диссертационная работа содержит 181 страницу, состоит из введения, трех глав, заключения и включает 63 рисунка, а также список использованной литературы, содержащий 102 наименования.

Личный вклад автора.

Представленные в диссертационной работе результаты расчета электродинамических и тепловых свойств резонаторпых структур с распределенной системой возбуждения электромагнитного ноля получены автором самостоятельно, кроме того в совместно опубликованных работах автор принимал непосредственное участие в анализе полученных результатов, разработке методики и проведении экспериментальных исследований СВЧ нагревательных установок резонаторного типа с распределенной системой возбуждения электромагнитного поля.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса , взаимодействия электромагнитных волн с диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мопдаость заполнением, в установках резонаторного тина с многощелевой, распределенной системой возбуждения электромагнитного поля, позволяющая определить конструкцию системы возбуждения и режим подачи СВЧ-мощности в рабочую камеру, при котором обеспечивается заданный технологический процесс термообработки.

2. Методика численного анализа электродинамических и тепловых свойств резонаторных систем с частичным, поглощающим СВЧ-мощность заполнением с учетом особенностей поверхностного, распределенного источника возбуждения, базирующаяся па решении неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности и позволяющая определить эффективность многощелевой системы возбуждения для обеспечения заданного режима термообработки.

3. Методика определения режима изменения электродинамических параметров распределенной системы возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере резонаторного типа в процессе термообработки, основанного на электронном управлении свойствами излучающей щели и позволяющего обеспечить требуемое распределение тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, соответствующее заданному процессу термообработки.

4. Результаты экспериментальных исследований

электродинамических свойств распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах резонаторного типа и определение режима управления потоком СВЧ-мощности, при котором достигается минимальный градиент температурного поля в объеме обрабатываемого материала без механического перемещения образца, что является основным условием создания нового класса СВЧ нагревательных установок бытового назначения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, показана практическая значимость работы, представлены сведения об апробации работы, описаны структура и объем работы, кратко раскрыто содержание глав и разделов диссертации.

В первой главе представлена математическая модель процесса взаимодействия электромагнитного поля с произвольными диэлектрическими, иоглощшощими СВЧ-мощность материалами, позволяющая проводить комплексные исследования электродинамических и тепловых свойств СВЧ нахревателышх установок резонаторного типа при различных системах возбуждения электромагнитных процессов в рабочей камере, что дает возможность определить основные принципы построения распределенных, многощелевых систем возбуждения, которые обеспечивают требуемый уровень однородности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и, соответственно, заданный электротехиологический процесс термообработки. В основе данной модели лежат обобщенные волновые уравнения Гельмгольца и уравнение теплопроводности.

В основе решения совместной неоднородной ВКЗЭиТ для СВЧ нагревательных систем резонаторного типа лежит метод частичных областей, который для пространства рабочей камеры, не занятого обрабатываемым материалом, представляется неоднородным уравнением Гельмтльца:

и соответственно для области, занятой диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность материалом, ВКЗЭиТ определяется системой однородных уравнений Гельмгольца и неоднородным уравнением теплопроводности,

тепловой источник в котором определяется напряженностью электрического поля в объеме обрабатываемого материала:

где Е(г,т), H - вектора напряженности электрического и магнитного полей в резонаторной камере; £-0 и /¿ь - диэлектрическая и магнитная проницаемости воздушной среды, а с и /и - диэлектрическая и магнитная проницаемости диэлектрического материала; ст-рт - удельная теплоемкость и плотность, а Ат - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала; t(r, т) - температура нагрева; a - удельная электропроводность материала; /сш(г,г), рш (г, г) - сторонние токи и

Соотношения (1)-(3) в совокупности с граничными и начальными условиями определяют ВКЗЭиТ для резонаторпых • структур, частично заполненных однородным, изотропным, поглощающим СВЧ-мощность материалом, с произвольной системой возбуждения электромагнитного поля. При этом неоднородная ВКЗЭиТ решается в приближении независимости сторонних источников поля от порождаемого ими электромагнитных полей, что позволяет сосредоточить основное внимание на оценке эффективности распределенной системы возбуждения для достижения требуемого уровня равномерности нагрева обрабатываемого материала.

Показано, что наиболее эффективным способом решения ВКЗЭиТ при произвольном заполнении рабочей камеры диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность материалом и вариации электрофизических и тепловых свойств материала являются численные методы. В данной работе расчет собственных электродинамических параметров, структуры электромагнитного и теплового нолей осуществлялся методом конечных элементов с использованием принципа Галеркина и взвешенных невязок, а также методом конечных разностей с применением быстрого преобразования Фурье.

В данной главе приведены алгоритм и программа численного решения совместной неоднородной ВКЗЭиТ для резонаторпых структур, частично заполненных поглощающим материалом, позволяющие не только провести

(3)

(2)

заряды.

комплексные исследования электродинамических и тепловых свойств рабочей камеры, но и оценить эффективность распределенных, многощелевых систем возбуждения для реализации требуемого технологического процесса термообработки. Таким образом, предложенные математическая модель, метод решения совместной неоднородной ВКЗЭиТ, алгоритм и программа численного исследования электродинамических и тепловых свойств позволяют определить структуру электромагнитного ноля в резонаторе и удельную плотность тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и, следовательно, равномерность его нагрева.

Во второй главе проведен комплексный анализ электродинамических и тепловых свойств резонаториых структур прямоугольной формы, частично заполненных диэлектрическим материалом произвольной формы при распределенных, многощелевых системах возбуждения электромагнитного поля. Основное внимание при этом было уделено исследованию излучающих свойств' трех- и четырехщелевых систем возбуждения, распределению электрического поля в рабочей камере и теплового ноля в объеме обрабатываемого материала.

Излучающие щели прямоугольной формы (рис.1) расположены на расстоянии Лп/2 друг от друга (Лв ~ длина волны в подводящем в рабочую камеру СВЧ-мощность прямоугольном волноводе), при этом сечение волновода для трехщелевой системы возбуждения - 45x90 мм, а для четырехщелевой системы - 45 х 110 мм.

'Г /Л У' / // У/ '-(/1/Ш МГ4У/ < /,' / Г/УУ/Р//

ЛвЛ

Рис. 1

В ходе исследований электродинамических и тепловых свойств варьировались объем и положение поглощающего СВЧ-мощность материала, электрофизические и тепловые параметры обрабатываемого материала, а также размеры излучающих щелей. Расчет собственных электродинамических параметров и структуры электромагнитного поля проводился методом конечных элементов с применением принципа Галеркнна и взвешенных невязок. При расчете теплового поля в образцах стандартной формы использовался аналитический метод решения, то есть в данном случае ВКЗЭиТ решалась комбинированным (численно-аналитическим) методом.

Наиболее сложной задачей техники и энергетики СВЧ является обеспечение требуемого уровня распределения тепловых источников в

объеме обрабатываемого материала в самых распространенных установках резонаторного типа, при котором максимально полно реализуется заданный технологический процесс термообработки. Это объясняется тем, что в выпускаемых промышленностью бытовых СВЧ-печах образец располагается на дне рабочей камеры, в то время как источник электромагнитного поля (одиночная прямоугольная щель) - на верхней поверхности резонатора, то есть обрабатываемый материал находится в дальней зоне возбуждения, где структура электромагнитного поля в основном определяется электродинамическими свойствами рабочей резонаторной камеры. Поскольку для целей бытового использования СВЧ-энергии отпущен достаточно узкий диапазон рабочих частот (о=2450±2,5 МГц), то это приводит к резкой неоднородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, а следовательно, к неравномерности его нагрева. На рис.2 приведена структура теплового поля в образце, расположенном на дне рабочей камеры печей СП-23-1 ЗИЛ (Россия) и 1.0 М8-192и (Южная Корея), соответственно рис.2, а и рис.2, б, в которых наглядно показано, что в данных установках без использования механического перемещения образца наблюдается высокий уровень неравномерности нагрева обрабатываемого материала. В качестве поглотителя СВЧ-мощности использовалась вода, разлитая в 16 пластиковых стаканчиков. Уровень неравномерности теплового поля, приведенного на рис.2, составляет ц-1,5 (печь СП-23-1 ЗИЛ) и 7=1,62 (печь ЬО М8-192и), при установленной международной норме (77 й 0,3) для бытовых микроволновых печей

резонаторного типа = где д/-<-<„.), и -

соответственно максимальная и минимальная температуры в образце; ~ средняя температура нагрева воды; - температура воды до начала процесса нагрева.

В данной главе диссертационной работы показано, что единственным способом повышения уровня равномерности нагрева является использование в резонаторных камерах распределенных, многощелевых систем возбуждения требуемой структуры электрического поля в области размещения обрабатываемого материала и создание систем электронного управления потоком СВЧ-мощности, излучаемой трех- и четырехщелевыми решетками в процессе термообработки. Это требует проведения комплексных исследований электродинамических свойств многощелевых излучающих систем, а также структуры теплового поля в различных диэлектрических, поглощающих СВЧ-мощность материалах. На рис.3 приведены результаты численного решения неоднородной ВКЗЭ для резонаторной структуры прямоугольной формы с частичным диэлектрическим заполнением, электромагнитное ноле в которой возбуждается трех- и четырехщелевой системой возбуждения. Структура

электрического ноля приведена для первого типа колебания и диэлектрического материала, расположенного на нижней стенке рабочей

21 20 "25"" 20 18

2 Г 1.6 24 . _ 21

т<г 16 23 29 33

26 22 3! 27 41

34 ~зТ 3Г 34 35

35 .33. "зо 26 3 5

21 20 21 21

18 15 16 37

22 28 "»О 40

25 25 22 18

П~1,5; Рвых=700 Вт; х=6 мин; т)=1,62; Рвых=700 Вт; т=3 мин;

У=2400 мл; ^4=7 °С; У=1280 мл; 1НАЧ=9 °С;

Мг-19,56 °С; КСВ=2,7 А1=14,6 °С; КСВ=4,1

а) б)

Рис.2

камеры. Учитывая, что электромагнитное ноле в резонаторе носит трехмерный характер, то его пространственное представление (рис.3) дано в сечениях (перпендикулярных оси ОХ) с использованием цветовой гаммы. Преимуществом данного подхода решения ВКЗЭиТ является возможность теоретически оценить влияние положения короткозамыкающих поршней в подводящем СВЧ-мощность прямоугольном волноводе на структуру электромагнитного поля в резонаторной камере и в области расположения обрабатываемого материала.

В третьей главе предложена методика экспериментального определения эффективности распределенных, многощелевых систем возбуждения электромагнитного поля в резонаторных структурах с частичным диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность заполнением

в достижении требуемого уровня однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, при котором наиболее полно реализуется заданный элеюгротехнологаческий

а)

б) Рис. 3

процесс термообработки. Данная методика состоит из двух этапов независимых измерений. На первом этапе проводятся «холодные» панорамные измерения (на малых уровнях СВЧ-мощности), в ходе которых определяются КСВ резонаторной камеры с частичным диэлектрическим заполнением и оптимальное положение короткозамыкающих поршней в прямоугольном волноводе, посредством которого СВЧ-мощность от магнетрона подается в рабочую камеру при помощи многощелевой системы возбуждения электромагнитного ноля. На

втором этапе проводятся динамические исследования, в ходе которых определяются распределение теплового поля в обрабатываемом материале и уровень поглощенной мощности Р„огл, то есть КПД установки. Поглотителем СВЧ-мощности в данных исследованиях является вода, разлитая в пластиковые стаканчшси, которые равномерно расположены на нижней стенке резонатора. Измерения проводились для различных объемов поглотителя (20, 40, 60 г в стаканчике) и различных положений нагреваемого материала по высоте рабочей камеры.

Проведенные в данной главе диссертации исследования позволили установить, что распределенные системы возбуждения более эффективны в достижении требуемого уровня однородности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, нежели традиционно используемые, однощелевые системы возбуждения. При этом оценка эффективности произвольной системы возбуждения определяется посредством коэффициента уровня равномерности нагрева — ц. На рис. 4 приведены результаты экспериментального исследования структуры теплового поля в обрабатываемом материале при трех- (рис.4, а) и четырехщелевых (рис.4, б) системах возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере СВЧ-печи IX} М8-192и (Южная Корея), поглощающий материал в которой расположен на нижней стенке резонатора, при этом система возбуждения находится на верхней стенке резонатора.

В данной диссертационной работе исследуется наиболее жесткий режим возбуждения электромагаитного гголя, при котором обрабатываемый материал находится в дальней зоне возбуждения, в которой наиболее полно проявляются резонансные свойства рабочей камеры, что приводит к максимальной неоднородности теплового поля. Сравнительный анализ экспериментальных данных, приведенных на рис.2 и рис.4, показывает, что применение распределенных систем возбуждения позволяет повысить уровень равномерности нагрева материала на 30-40%. Данное положение представляет значительный практический интерес, поскольку улучшение качества термообработки практически не связано с увеличением стоимости СВЧ- печи.

Дальнейшее повышение эффективности распределенных систем возбуждения электромагнитного поля связано с электронным управлением подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру. Управление потоком мощности, направляемой многощелевой решеткой в резонатор, может осуществляться различными способами, в частности, посредством переключающих р-г-п диодов. В данной диссертационной работе предложена методика определения режима управления подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру путем изменения конструкции излучающей щели посредством металлических перемычек в каждой из излучающих щелей.

На рис.5 приведена схема возможных перемыканий щели, которая изменяет режим подачи СВЧ-мощности в рабочую камеру. Исследуя уровень СВЧ-мощности, поглощенной материалом, и распределение

Таблица № 1 распределения температур по 16 зонам

дт 5 5 7 3

6 37 31 31 36 135

4 39 36 35 38 148

4 39 35 38 35 147

7 34 31 33 38 136

149 133 137 147 Тх

35,4

То- 22

лТ- 13,4

. Пг 0,6

т = ■"■тах 39,0

_ЗяайГ_ 31,0

Рпог = 675

Рис.4

•

п г й ш П —

— -—-

Рис.5

теплового поля в объеме обрабатываемого материала в процессе термообработки для каждого из приведенных на рис. 5 вариантов излучающей системы, можно определить наиболее приемлемый режим электронного управления системой возбуждения, при котором наиболее полно реализуется заданный технологический процесс термообработки. При этом время термообработки для каждой вариации конструкции излучающей решетки в совокупности должно соответствовать времени термообработки материала. Данная методика универсальна тем, что не требуется конкретизации технического решения перемыкания щели в процессе термообработки, которое может быть реализовано различными способами. При этом режим электронного управления процессом излучения СВЧ-мощности существенно зависит от технологического процесса термообработки, габаритов и физических свойств ншреваемого материала.

На рис. 6 приведено итоговое тепловое ноле, полученное при вариации геометрии источника в процессе термообработки для поглощающего материала (вода в объеме 40 г в стаканчике), расположенного на нижней поверхности рабочей камеры. Сравнительный анализ экспериментальных данных, приведенных на рис. 5 и рис. 6, Таблица № 2. распределения температур по 16 зонам

АХ_ 3 7 3 4 6

21 24 24 22 91

2 24 24 25 23 Э6

3 ; 27 25 28 :. 25 105

2 28 27 26 28 109

100 100 103 98 т*

Тс*- . 25,1

ш,; 17

«ЛЬ ; ' : 8,1

Пв '"'.. 0,9

ТггШ" 28,0

ТтйН' : 21,о

(?==; : 563

Таблица № 3 распределения температур по 9 зонам

лТ 3,5 2,3 3,3 Тср= : : 25.2

1,0 : 23,3 24,3 : 23,5 71,0 У Т?

0,5 25,0 „ 25,5 НГ5,8 •'' 3,2

о.з1 26,8 26,5 26,8 80,0 Ш 0,5

75,0 76,3 75,5 Тг : 26,8

:Д-:23;3

распределенной системой равномерности нагрева и

Рис. 6

показывает, что электронное управление возбуждения позволяет повысить уровень соответственно качество готовой продукции. Данное положение представляет несомненный интерес для разработчиков в СВЧ -энергетике, поскольку создает основу для создания установок бытового назначения нового поколения без .использования механического перемещения обрабатываемого материала.

Основные результат«.* и выводы.

1. Предложена математическая модель процесса возбуждения электромагнитного поля с диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность материалом в резонаторных структурах, позволяющая провести комплексный анализ электродинамических и тепловых свойств рабочих

камер с учетом особенностей распределенной системы возбуждения электромагнитного поля и определить эффективность использования данных систем для достижения требуемого уровня равномерности нагрела обрабатываемого материала.

2. Приведена методика оперативного численного решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных камер с частичным диэлектрическим или поглощающим заполнением при различных распределенных, многощелевых системах возбуждения электромагнитного поля, позволяющая определить удельную плотность тепловых источников и уровень равномерности теплового ноля в объеме обрабатываемого материала.

3. Предложен эффективный подход численного решения неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур прямоугольной формы с частичным диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность, заполнением с произвольной распределенной системой возбуждения электромагнитного поля, в основе которого лежат метод конечных элементов с использованием принципа Галеркина и взвешенных невязок и метод конечных разностей с использованием быстрого преобразования Фурье.

4. Проведен комплексный анализ электродинамических свойств резонаторных камер прямоугольной формы с частичным диэлектрическим заполнением при различных конструкциях распределенной, многощелевой системы возбуждения электромагнитного поля, который показал, что применение данных систем возбуждения в технике и энергетике СВЧ позволяет достичь более высокого темпа нагрева и большей равномерности распределения тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, чем при использовании традиционных систем возбуждения.

5. Предложена методика экспериментального исследования эффективности распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в резонаторных структурах с частичным поглощающим СВЧ-мощность заполнением, направленная на достижение требуемого уровня распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материла, при котором обеспечивается заданный электротехнологический процесс термообработки.

6. Разработаны конструкции трех- и четырехщелевых систем возбуждения электромагнитного поля в резонаторных структурах прямоугольной формы с частичным диэлектрическим заполнением и проведены экспериментальные исследования электродинамических и тепловых свойств данных систем, а также определены уровень потока СВЧ- мощности в рабочую камеру и распределение теплового поля в объеме обрабатываемого материала, показавшие целесообразность применения распределенных систем возбуждения для реализации

заданного процесса термообработки и улучшения выходных параметров готовой продукции.

7. Показано, что использование электронного управления потоком СВЧ-мощности, излучаемой в рабочую камеру резонаторного тина распределенной системой возбуждения, приводит к увеличению уровня рассеиваемой и материале электромагнитной энергии и повышению уровня однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, то есть улучшению равномерности нагрева.

8. Предложена методика экспериментального исследования эффективности распределенных, многощелевых систем возбуждения электромагнитного поля с электронным управлением потоком СВЧ-М01ЦН0СТИ в рабочую камеру резонаторного типа и'определения режима управления системой возбуждения, соответствующего заданному электротехнологическому процессу термообработки.

9. Проведена экспериментальная оптимизация электронного управления распределенными системами возбуждения электромагнитного поля в СВЧ нагревательных установках резонаторного типа, исследованы электродинамические и тепловые свойства рабочих камер, частично заполненных поглощающим материалом, при всех возможных изменениях конструкции системы возбуждения и определен режим управления потоком СВЧ-мощности, при котором обеспечивается заданный технологический процесс термообработки.

10. Показано, что в СВЧ нагревательных установках резонаторного типа с электронным управлением потоком СВЧ-мощности от распределенных систем возбуждения в рабочую камеру можно достичь требуемого технологического уровня равномерности нагрева обрабатываемого материала без использования устройств механического перемещения образца (вращающийся столик), что является необходимым условием создания бытовых СВЧ -печей нового поколения.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Семенов А.Э. Собственные параметры и структура электромагнитного поля СВЧ-резонаторов произвольной конфигурации / Е.А. Куриленко, В.В. Одуев, А.Э. Семенов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. №1 (10). Вьш.1. С.72-78.

2. Семенов А.Э. Временные характеристики импульсного СВЧ-нагрева элементарного объема изотропного материала / Д.И. Карпов, А.Э. Семенов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. №4 (1). Вып.1. С.146-150.

3. Семенов А. Э. Электродинамические и тепловые свойства СВЧ палревательных установок резонаторного типа с многшцелевым возбуждением / В. А. Коломейцев, В. С. Ремнев, А. Э. Семенов / / Вестник Саратовского государственного технического университета. 2008. №2 (32). Вып. 1., С.126-131. 18

В других изданиях:

4. Семенов А.Э. Автоматизированный расчет плавных нелинейных согласующих переходов между прямоугольным волноводом и П-волноводом / А.Э. Семенов, В.А. Коломейцев, А.А. Марковский,

A.В.Иванов // Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2004. С. 178-182.

5. Семенов А.Э. Численный метод совместного решения внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур с частичным термопараметрическим заполнением / А.Э. Семенов, Т.Р. Салахов // Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2006. С.233-239.

6. Семенов А.Э. Исследования влияния короткозамкнутых поршней на структуру поля резонаторной камеры с многощелевой системой возбуждения / В.А. Коломейцев, А.Э. Семенов, B.C. Ремнев, Ф.З. Хамидуллин И Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2007. С.241-244.

7. Семенов А.Э. Исследование тепловых свойств резонаторных камер с распределенным возбуждением электромагнитного поля / А.Э. Семенов,

B.А. Коломейцев, B.C. Ремнев, Ф.З. Хамидуллин // Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2007. С.237-241.

8. Семенов А.Э. Анализ структуры электромагнитного поля собственных колебаний прямоугольной резонаторной камеры, частично заполненной диэлектрическим материалом / А.Э. Семенов, П.В. Замоторин, B.C. Рыбков, Ф.З. Хамидуллин // Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2007. С.231-237.

9. Семенов А.Э. Плавные линейные согласующие переходы между стандартными волноводами и волноводными структурами сложного поперечного сечения / И.И. Салимов, А.Э. Семенов, А.И. Сухов // Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Вып. И. Саратов: СГТУ, 2007. С.178-181.

10. Семенов А.Э. Плавные нелинейные согласующие переходы между стандартными волноводами и волноводными структурами сложного поперечного сечения / И.И. Салимов, А.Э. Семенов, И.И. Наврузов // Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Вып. И. Саратов: СГТУ, 2007. С.181-187.

11. Семенов А.Э. Структура поверхностных токов в цилиндрическом! и коаксиальном волноводах / А.Э. Семенов, В.А. Коломейцев, В.А. Косолап // Математические методы в технике и технологиях (MMTT-XXI): материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 2008.С.55-57.

СЕМЁНОВ Александр Эдгарович

СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЗОНАТОРНОГО ТИПА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПОДВОДОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МОЩНОСТИ

Автореферат Корректор О.А. Панина

Подписано в печать 17.10.08 Формат 60х 84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 264. Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Отпечатано в РИЦ СГТУ . 410054, ул. Политехническая, 77

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГЛАВА I. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В РЕЗОНАТОРНЫХ СТРУКТУРАХ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЗАПОЛНЕНИЕМ.

1.1. Внутренняя краевая неоднородная задача электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур с частичным термопараметрическим заполнением.

1.2. Методы решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур, частично заполненных диэлектрическим материалом.

1.3. Алгоритм и программа численного решения внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур с частичным диэлектрическим заполнением и распределенной системой возбуждения электромагнитного поля.

Основным требованием к СВЧ нагревательным установкам, позволяющим интенсифицировать процесс термообработки диэлектрических материалов, как показано в работах [1-5] является создание однородной удельной плотности тепловых источников (д^сопБ^ в объеме обрабатываемого материала. Особую актуальность данная задача приобретает в наиболее распространенных в технике и энергетике СВЧ установках резонаторного типа, поскольку наличие резонансных свойств в рабочих камерах данного типа, приводит к резкой неоднородности распределения электрического поля в области расположения материала, и, соответственно, к неравномерности его нагрева [5-9]. Попытки механического перемещения обрабатываемого материала в рабочей камере (вращение поддона с продуктом) не позволяют снизить перепад температур АГ нагреваемого материала в силу радиальной неоднородности распределения тепловых источников в поглощающим СВЧ мощность материале. Также малоэффективным оказывается использование диссекторов в области источников электромагнитного поля, поскольку продукт в СВЧ печах находится в дальней зоне возбуждения, а эффективность влияния диссектора на электрическое поле определяется лишь ближней зоной возбуждения.

Данное положение в основном определяется тем, что во всех бытовых СВЧ нагревательных установках резонаторного типа используется однощелевое возбуждение рабочей камеры без электронного управления подачей электромагнитной мощности в область взаимодействия поля с обрабатываемым материалом [10-12]. При этом отличительной чертой системы возбуждения в данных установках является расположение источника возбуждения в рабочей камере (излучающая щель, как правило, располагается на верхней или боковой стенках резонатора). Данное техническое решение не позволяет увеличить число степеней свободы для достижения требуемого уровня распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, обеспечивающего заданный режим термообработки. Это достаточно принципиальная и достаточно важная задача, требующая принципиально новых технических решений, связанных с созданием возбуждающих систем с электронным управлением подачей СВЧ мощности в рабочую камеру резонаторного типа, при которой обеспечивается заданное распределение тепловых источников в объеме обрабатываемого материала. При этом указанная задача должна быть решена чисто электродинамическим методом без использования механического перемещения нагреваемого материала. Данный подход позволяет создать СВЧ нагревательные установки резонаторного типа бытового назначения нового поколения, отличающиеся более высоким уровнем равномерности нагрева произвольных диэлектрических материалов.

Это весьма актуальная и практически важная задача, которая требует проведения комплексных исследований электродинамических и тепловых свойств резонаторных структур с частичным диэлектрическим заполнением и различными распределенными системами возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах с электронным управлением подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру. Данные исследования требуют решения совместной неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности (ВКЗЭиТ), которая для резонаторных систем с произвольным диэлектрическим заполнением представляет значительные трудности. Учитывая данное положение, для решения данной задачи, необходимо разработать эффективные методы решения ВКЗЭиТ, которые позволяют оптимизировать систему возбуждения резонаторной рабочей камеры, обеспечивающий заданный электротехнический процесс термообработки.

Цель диссертационной работы.

Проведение комплексных исследований электродинамических и тепловых свойств СВЧ установок резонаторного типа при различных системах распределенного, возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере, направленных на достижение требуемого уровня однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала, при котором обеспечивается заданный технологический процесс термообработки.

Методы исследования.

Для решения поставленной задачи были использованы: методы математической физики решения задач электродинамики и теплопроводности; методы линейной алгебры; графоаналитический метод; метод эквивалентных схем; теория графов; метод конечных элементов с использованием принципа Галеркина и взвешенных невязок; метод конечных разностей с использованием принципа быстрого преобразования Фурье; объектно-ориентированные методы вычислений.

Научная новизна.

1. Предложена математическая модель процесса возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах СВЧ нагревательных установок резонаторного типа посредством распределенных, многощелевых систем возбуждения, позволяющая определить эффективность влияния управлением потоком электромагнитной мощности на уровень распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала.

2. Предложена методика решения совместной неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных СВЧ нагревательных структур с распределенными системами возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере с частичным поглощающим СВЧ мощность диэлектрическим заполнением.

3. Определен численный метод и алгоритм решения неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности при произвольном характере заполнения рабочей камеры обрабатываемом материалом с учетом изменения электрофизических и тепловых свойств нагреваемого материала.

4. Проведено комплексное теоретическое исследование электродинамических и тепловых свойств рабочих камер, позволяющие оценить степень влияния распределенных, многощелевых систем возбуждения на уровень однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и, соответственно, равномерности его нагрева.

5. Предположена методика повышения эффективности управления подачей СВЧ мощности в рабочую камеру СВЧ нагревательных установок резонаторного типа, направленная на достижение требуемого уровня однородности теплового поля в объеме обрабатываемого материала.

6. Проведены экспериментальные исследования электродинамических свойств различных распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах резонаторного типа, которые показали перспективность их использования для достижения требуемого уровня равномерности нагрева обрабатываемого материала.

7. Предложена и экспериментально апробирована методика определения режима управления потоком СВЧ мощности в рабочую камеру резонаторного типа, при котором достигается минимальный градиент температурного поля в объеме обрабатываемого материала без использования механического перемещения образца, что является основой создания СВЧ нагревательных установок нового поколения.

8. Установлены критерии оценки уровня однородности распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и равномерности его нагрева в СВЧ нагревательных установках резонаторного типа, позволяющие определить эффективность использования распределенных систем возбуждения для обеспечения заданного технологического процесса термообработки.

Практическая значимость.

1. Даны практические рекомендации по оптимизации численных методов решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности применительно к исследованию электродинамических и тепловых свойств рабочих камер СВЧ нагревательных установок резонаторного типа с распределенными многощелевыми системами возбуждения электромагнитного поля.

2. Разработаны конструкции распределенных, многощелевых (трех- и четырехщелевых) систем возбуждения электромагнитного поля резонаторных рабочих камер прямоугольной формы, которые обладают большими функциональными возможностями в достижении требуемого уровня равномерности нагрева, чем стандартные системы возбуждения микроволновых печей.

3. Даны практические рекомендации по оптимизации режима подачи СВЧ мощности в рабочую камеру посредством электронного управления распределенной системой возбуждения электромагнитного поля, позволяющие уменьшить градиент температуры нагрева в объеме обрабатываемого материала в СВЧ нагревательных установках резонаторного типа.

4. Даны практические рекомендации по созданию СВЧ нагревательных установок резонаторного типа нового поколения с автоматическим управлением потоком СВЧ мощности в рабочую камеру, позволяющие обеспечить требуемый уровень равномерности нагрева без применения устройств механического перемещения обрабатываемого материала.

Апробация работы.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Радиотехника» Саратовского государственного технического университета. Результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях: «Радиотехника и связь» (Саратов, СГТУ, 2004, 2007,2008), «Перспективные направления развития электронного приборостроения» (Саратов, ФГУП НПП «Контакт», 2007), «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-ХХ1, Саратов, 2008).

Достоверность и обоснованность результатов.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов обусловлена корректностью постановки неоднородной математической модели процесса взаимодействия электромагнитных волн с произвольными диэлектрическими, поглощающими СВЧ мощность материалами в резонаторных системах с распределенной системой возбуждения электромагнитного поля, точной формулировкой граничных условий на внутренней поверхности рабочей камеры и на границе раздела сред, использованием современных, высокоточных • численных методов решения совместной неоднородной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности экспериментальным исследованием электродинамических свойств различных распределенных, многощелевых систем возбуждения электромагнитного поля.

Реализация результатов.

Результаты исследований внедрены в учебном процессе и научно-исследовательских работах, грантах, проводимых кафедрой «Радиотехника» СГТУ и могут быть использованы на предприятиях радиоэлектронного профиля: ФГУП НПП «Контакт», ОАО «КБ Электроприбор», ОКБ «Тантал-Наука», ЗАО НПЦ «Алмаз - Фазотрон».

Публикации.

По результатам научных исследований, проведенных в рамках данной диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них три работы - в рекомендуемых ВАК РФ изданиях.

Структура н объем диссертационной работ.

Диссертационная работа содержит 181 страницу, состоит из введения, трех глав, заключения и включает 63 рисунков, а так же список использованной литературы, содержащий 102 наименования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ: проведена коррекция математической модели процесса взаимодействия электромагнитного поля с произвольными диэлектрическими материалами в СВЧ нагревательных установках резонаторного типа, позволяющая провести комплексный анализ электродинамических и тепловых свойств распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах и определить эффективность применения данных систем возбуждения для достижения требуемого уровня распределения удельной плотности тепловых источников в объеме обрабатываемого материала; скорректирован метод решения самосогласованной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур с частичным диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность заполнением с целью определения потенциальных возможностей многощелевых систем возбуждения для обеспечения требуемого электротехнологического процесса термообработки заданного материала; приведена методика аналитического решения внутренней краевой задачи теплопроводности для нагреваемого образца правильной формы (прямоугольный брусок, пластина, цилиндрический стержень, трубка и т. д.) при их термообработке в СВЧ нагревательных установках и системах резонаторного типа с произвольной системой возбуждения электромагнитного поля, базирующаяся на ортогональных преобразованиях Фурье при расчете теплового поля в объеме обрабатываемого материала; предложен наиболее практичный подход решения внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных структур с частичным диэлектрическим заполнением, позволяющий определить универсальность распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере для обеспечения требуемого ' уровня равномерности нагрева обрабатываемого материала произвольного диэлектрического материала;

• проведены комплексные исследования электродинамических и тепловых свойств многощелевых, распределенных систем возбуждения / электромагнитного поля в рабочих камерах с частичным I диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность заполнением которые показали эффективность использования данных систем возбуждения ' для обеспечения заданного электротехнологического процесса термообработки различных диэлектрических материалов;

• предложена методика экспериментального исследования теплового 1 поля в объеме обрабатываемого материала в резонаторных структурах , с частичным диэлектрическим, поглощающим СВЧ-мощность заполнением, позволяющая определить электродинамические и ' тепловые свойства распределенных систем возбуждения, а также их , эффективность в достижении требуемого уровня равномерности нагрева обрабатываемого материала;

• проведено комплексное исследование процесса управления потоком СВЧ-мощности, излучаемой распределенной, многощелевой системой I возбуждения в резонаторную, рабочую камеру, частично заполненную диэлектрическим материалом, которое показало, что данные системы возбуждения позволяют достичь требуемого уровня равномерности нагрева произвольных диэлектрических материалов путем изменения режима подачи СВЧ-мощности в рабочую камеру;

• показано, что использование распределенных, многощелевых систем , возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах резонаторного типа с электронным управлением потоком излучаемой СВЧ-мощности позволяет уменьшить коэффициент неравномерности / нагрева, как минимум, на 20% и обеспечить г;= 0,5, что позволяет I создать микроволновые установки бытового назначения нового

168 1 поколения без использования механического перемещения обрабатываемого материала.

1. Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия / Ю.С. Архангельский // Саратов: СГТУ, 1998. - 408 с. ,

2. Metaxas A.C. Industrial microwave heating / A.C. Metaxas, R.I. Meredith //1.ndon: Peter Peregrimus Publishing, 1986. 356 p.

3. Рогов И.А. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов / И.А. / Рогов, C.B. Некрутман // М: Агропромиздат, 1986. 351 с.Iiдоктора технических наук. Саратов: СГТУ, 1999 г. - с.439.

4. Коломейцев В.А. Микроволновые системы с равномерным объемным нагревом / В.А. Коломейцев, В.В. Комаров // Саратов: СГТУ, 1997. с. 160.

5. Железняк А.Р. СВЧ устройства па основе волноводов сложного поперечного сечения для равномерного нагрева диэлектрических материалов / А.Р. Железняк // Диссертация на соискание ученой степени ; кандидата технических наук - Саратов: СГТУ, 2002г. - с. 249.i

6. СВЧ энергетика / под редакцией Э. Окресса: в трех томах // Москва: Мир, 1971.-т. 1 с.464; т.2 - с.272; т.З - с. 248.

7. Шакин В.К. СВЧ устройства равномерного нагрева диэлектрическихматериалов на основе квазистационарных волноведущих структур: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. ' Саратов: СГТУ, 2004. - с.231.

8. A.c. №411553 (СССР). Устройства для СВЧ нагрева материалов/И.И. Девяткин, И.В. Соколов, Б.Г. Машин // Б.И., 1974 №2.

9. Патент № 2159992 (Россия). Установка для тепловой обработки, например, текстильных материалов / М.С. Губерман, М.А. Саналов, A.JI. Никифоров, М.Н. Герасимов // Б.И. 2000. №43.

10. Марков Г.Т. Возбуждение электромагнитных волн / Г.Т. Марков, А.Ф. Чаплин // М.: Энергия, 1967. 367 с.1 б.Вайнштейн JI. А. Электромагнитные волны /Л. А. Вайнштейн // М. : Радио и связь, 1988.- 440с.

11. Марков Г.Т. Возбуждение прямоугольного волновода / Г.Т. Марков // Научн. труды МЭИ, вып. XXXI, Радиотехника, 1956. -с.

12. Пименов Ю.В. Техническая электродинамика / Ю.В. Пименов. В.И. Вольман // М.: Радио и связь, 2000. 536 с.

13. Мучник Г.Ф. Методы теории теплообмена: В двух частях. / Г.Ф. Мучнин, И.Б. Рубашов // Москва: Высшая школа часть 1, 1970. - с.288; часть 2, 1974.-c.270.

14. Исаченко В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел // Москва: Энергия, 1975. с.386.21 .Михеев М.А. Краткий курс теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеев // Москва: госэнергоиздат, 1960. с. 412.

15. Кутателадзе С.С. Справочник по теплопередаче / С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский // Москва: Госэнергоиздат, 1959. с. 426.

16. Марков Г.Т. Возбуждение прямоугольного волновода / Г.Т. Марков // Научн. труды МЭИ, вып. XXI, Радиотехника, 1956.

17. Чаплин А.Ф. Возбуждение волны на бесконечном экране / А.Ф. Чаплин // Изв. ВУЗов Радиотехника, 1963 №3. с. 21-27

18. Григорьев А.Д. Численный расчет электромагнитного поля в полых резонаторах и волноводах методами конечных элементов и конечных разностей / А.Д. Григорьев, С.А. Силаев, В.Б. Янкевич // Электронная техника. Сер. ЭлектроникаСВЧ, 1978, Вып. 5. с. 27-33.

19. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ / А.Д. Григорьев // М.: Высшая школа, 1990. 335 с.27.3оммерфельд А. Электродинамика. Пер. с нем. / Под редакцией С.А. Элькинда. М: Иностр. лит-ра, 1958. - 501 с.

20. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1965

21. Фальковский О.Н. Техническая электродинамика / О.Н. Фальковский // М.: Связь, 1978.-432 с.

22. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики / Г.Н. Марчук // М.: Наука, 1989.-608 с.

23. Вержбицкий В.М. Численные методы. Линейная алгебра и нелинейные уравнения / В.М. Вержбицкий / М.: Высшая школа, 2000. — 266 с.

24. Webb J.P. Finite element analysis of dispersion in waveguides with sharp metal edges / J.P. Webb // IEEE. Trans, 1988. V. MTT 36, №12.-p. 1819-1824.

25. Soriano V. Finite elements and finite difference formulation for microwave heating laminar material / V. Soriano, C. Devese, de hos Reges // Int. J. Microwave Power and Electromagnetic Energy, 1998. Vol. 33, №2. p. 67-76. '

26. Митра P. Вычислительные методы в электродинамике / Р. Митра // М.: Мир, 1977.-356 с.

27. Сегерленд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. — с. 392.

28. Сильвестр П. Метод конечных элементов для инженеров и инженеров электриков /П.Сильвестр, Р.Феррари // Москва: Мир, 1986. с.229.

29. Сабониадьер Ж.К. Метод конечных элементов и САПР / Ж.К. Сабониадьер, Ж.Л. Кулон // Москва: Мир, 1989. с. 190.

30. Цыганков А.В. Электротехнологические СВЧ установки равномерного нагрева диэлектрических материалов на волноводах сложных сечений:' диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Саратов: СГТУ, 2003. с.206.

31. Лыков А.В. Теория теплопроводности. Москва: Гостехиздат, 1952. -с.483. ¡!

32. Дульнев Г.Н. Тепло- и маслообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высшая школа, 1984. -с.247.

33. Дульнев Г.Н. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах. М.: Госэнергоиздат, 1963. — с. 520.

34. Видин Ю.В. Сборник задач по теплопередаче. Красноярск: КПИ, 1984, с.62.

35. Гребер Г. Основы учения о теплообмене / Г. Гребер, С. Эрк, У. Григуль // Москва: издательство иностранной литературы, 1958, с. 568.

36. Коломейцев В.А. Основные направления и методы решения совместной ВКЗЭ и Т для произвольных волноводных структур с частичным термопараметрическим заполнением / В.А. Коломейцев, А.Р Железняк,

37. B.B. Бабак // Электродинамические функциональные системы и элементы, волноводные линии: межвузовский научный сборник. Саратов, 2001. — с.59-67.

38. Хомяков C.B. Моделирование СВЧ нагревательных установок с равномерным объемным тепловыделением на волноводах сложных сечений, частично заполненных поглощающим материалом / C.B. Хомяков / дис. канд. физ.-мат. наук, Саратов, 1999. 157 с.

39. D. Dibben, A.C. Metaxas Finite Element Time Domain Analysis of Multimode Applicators Using Edre Elements // IEEE trans, 1984, V/ MTT-32 №10. p. 1275-1279.

40. Поршнев C.B. Вычислительная математика / C.B. Поршнев // Курс лекций.- СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 320 с.

41. Железняк А. Р. Метод решения ВКЗЭиТ для волноводных и резонаториых структур с частичным термопараметрическим заполнением / А. Р.' Железняк, В. А. Коломейцев, В. В. Комаров // Саратов, вестник СГТУ, №1 (10), выпуск 1, 2006.: с. 66-72.

42. Семенов А. Э. Собственные параметры и структура электромагнитного поля в СВЧ резонаторах произвольной конфигурации /А. Э. Семенов, Е. А. Куриленко, В.В. Одуев // Саратов, вестник СГТУ, №1 (10), выпуск 1, 2006.: -С.72.-78.

43. C. Рыбков // Саратов, Электроника и вакуумная техника (приборы и устройства, технология, материалы). Изд-во СГУ, материалы научн.-чехн. конфер. Выпуск 2, 2003г.-с. 187-191.

44. Железняк А.Р. Электродинамические свойства волноводов сложных сечений с многослойным диэлектрическим заполнением. / В.А.1. р

45. Коломейцев, А.Р. Железняк, К.В. Шакин // Перспективные напрйвления развития электронного приборостроения: Матер, научн.-техн. конф., Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 2003. с. 264 - 267. - Библиогр: с. 267.

46. Коломейцев В.А. Микроволновые установки с равномерным объемным нагревом. Часть 2 / В.А. Коломейцев, В.В. Комаров // Саратов: Изд-во1. СГТУ, 2006.: с.233. ' .? j

47. Салахов Т. Р. Численное определение мод возбуждаемых в объемном ; резонаторе, частично заполненном диэлектриком / Т. Р. Салахов, В. А.

48. Коломейцев, В. Н. Одуев, Е. А. Куриленко // Радиотехника и связь: материалы междунар. научн. техн. конференции. Саратов; СГТУ, 2005. > с.250-253.

49. Блейхут П. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: перевод сIангл. / П. Блейхут // М., Мир, 1989. :448с.

50. Katz D. S. Thiele, and A. Taflove validation and extension to three dimenfions of the Berenger PML boundary conditions for FD-TD meshes / D. S. ICatz // , IEEE microwave guided wave lett. Vol.4, pp. 244-346.oct.1994.

51. Коломейцев В. А. Автоматизированный расчет структуры электромагнитного поля с диэлектрической вставкой / В. А. Коломейцев, '

52. B. С. Рыбков, Д. Н. Козлов // Сборник трудов XXI междун. научн. техн. ; конфер. «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-21, том 7, Саратов. : 2008.- 182-184. '

53. Семенов А. Э. Плавные нелинейные согласующие переходы между > стандартными волноводами и волноводами сложных поперечных сечений

54. И.И. Салимов, А.Э. Семенов, И.И, Наврузов // Материалы науч.-техн. конф. "Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы" Саратов: Изд-во Сарат. госуд. ун-та, 2006 - с. ( 181-187.

55. Коломейцев В. А. Повышение равномерности нагрева полимерных ' материалов в прямоугольной резонаторной камере при термообработке в одномодовом режиме / В. А. Коломейцев, Т. Р. Салахов, И. И. Салимов, В.

56. C. Рыбков // Матер, научн.- техн. конф. "Электроника и вакуумнаятехника: Приборы и устройства. Технология. Материалы" выпуск 2, Изд-во СГУ, Саратов.: 2006 с. 187-191.

57. Зенкевич. Конечные элементы и аппроксимация / О. Зенкевич, К. Моргон! //М.:Мир, 1986,-318.

58. Григорьев А.Д. Современные методы моделирования нестационарных электромагнитных полей / А.Д. Григорьев // Издание ВУЗОВ. Сер. Прикладная нелинейная динамика, 1999. т.7,№4. с. 48-58

59. Волноводы сложных сечений / Г. Ф. Заргано, A. M. Jlepep, В. П. Ляпин, Г. П. Синявский // Ростов-н/Д: Изд-во РГУ, 1983. -124с.

60. Коломейцев В.А. Расчет электромагнитных, полей рабочей камеры СВЧ нагревательной установки на П-волноводе. / В.А. Коломейцев, В.В. Яковлев // Радиотехника. №9. 1987. -с. 65 66. - Библиогр: с. 66.

61. Kolomeytsev V.A. Ridged waveguides with thin dielectric slabs./ V.A. Kolomeytsev, V.V. Komarov, S.V. Khomyakov // Microwave and Optical Technology Letters, vol.25, N 6, 2000, pp. 419-423. Referenc: P. 423.

62. Коломейцев В.А. Моделирование нерегулярных волноведущих структур сложной конфигурации с неоднородным поглощающим заполнением. / В.А. Коломейцев, В.В. Комаров, СВ. Хомяков // Радиотехника и электроника, т.45, № 12, 2000, с.1420-1425. -Библиогр: с. 1425.

63. Analysis of microwave heating of material with temperature dependent properties / K. G. Ayppa, H. T. Davis, E. A. Davis, J. Gordon // AICChE Journal. 1991. Vol.37. #3. p.313-321.

64. Investigation of microwave heating with time varying material properties / J. Braunstein, K. Connor, S. Salon, L. Libelo // IEEE Trans. Magnetics. 1999. Vol. 35. #3.p.1813-1816.

65. Kolomeytsev V.A. Double-ridged travelling wave applicator for efficient microwave duplicating of fabric / V.A. Kolomeytsev, V.V. Komarov, V.V. Yakovlev // Proceedings of 31st Microwave Power Symposium. Boston. USA. 1996. pp 159-160. Referenc: P. 160.

66. Стариков В. Д. Методы измерения на СВЧ с применением измерительной линии / В. Д. Стариков // М.: Советское радио, 1972.-145с.

67. Брандт A.A. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах / A.A. Брандт // Москва: физматиздат,1963. с.450. /

68. Хиппель А. Диэлектрики и их применение / А. Хиппель // Москва: Госэнергоиздат,1959. с.336.

69. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для 1 инженеров. М.: Мир, 1979.i

70. Stuchly S.S., Hamid М.А. Physical parameters in microwave heatingIprocess 11 Journal of Microwave Power, v.7, №2, p. 1 17-137, 1972.

71. Семенов А. Э. Численный метод совместного решения внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для резонаторных • структур с частичным диэлектрическим заполнением. / А. Э.Семенов, Т.

72. Р. Салахов // Мат. междун. научн.-техн. конф. «Радиотехника и связь» Саратов.: СГТУ, 2007. с233-239.

73. Семенов А. Э. Временные характеристики импульсного СВЧ нагрева элементарного объема изотропного материала / А. Э.Семенов, // вестник <

74. Van Dommelen D., Stefens P. Temperature distribution in high frequency heated dielectrics // Journal of Microwave Power, v.22, №3, p. 121-126, 1987.

75. Фельдштейн A. Jl. Справочник по элементам волноводной технике / A.Jl. , Фельдштейн, JI.Р. Явич, В. П. Смирнов// М.:Сов.радио. 1967.-652с.

76. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / под ред. В.И. Вольмана//М.: Радио и связь. 1982.-328с.

77. Альтман Дж. Л. Устройства сверхвысокой частоты. М.: Мир, 1986.-488с.

78. Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма; Пер. с англ. / под редакцией С.М. Рыжова. -М.: ГИТТЛ, 1948.-540с.

79. Сазонов Д. М. Устройства СВЧ / Д.М. Сазонов, А. Н. Гридин, Б.А. Мискустин // М.: Высшая школа, 1981.- 295.

80. Неганов В. А. Современные методы проектирования линий передачи и резонаторов сверх- и крайневысоких частот / В.А. Неганов, Е.И. Нефедов, Г.П. Яровой// -М; Педагогика -пресс, 1998.-327с.

81. Левин Л. Теория волноводов. -М: Радио и связь, 1981-312с.

82. Тамм Н. Е. Основы теории электричества. -М: Наука, 1976.-616с.

83. Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей / Пер.с нем. Подред. М. С. Рабиновича, Л.Л. Собсовича//М.: И.Л. 1961.-712с.

84. Баскаков С.И. Электродинамика и распространением радиоволн /С. И.

85. СГТУ, 2007, №4 (1), с. 146-150.

86. Баскаков // М.: Высшая школа, 1992.-416с.