Исследование электродинамических и тепловых характеристик волноводов сложной формы поперечного сечения, частично заполненных поглощающим материалом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ8 О Я

На правах рухописв

КОМАРОВ Вячеслав Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДгаШМЧБСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛНОВОДОВ СЛОЕНОЙ ФОИ'Ы ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ, ЧАСТИЧНО ЗАЛОЖЕННЫХ ПОГЛОЩМШМ МАТЕРИМОМ

Специальность 01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Саратов 1994

Работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете.

Научный руководитель;

кандидат технических наук, доцент Коломейцев В.А.

> Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Кошелев В.С кандидат технических наук, доцент Бодров В.В.

Ведущая организация: ОКБ ПО "Тантал"

Зашита состоится "_" __ 1994 г. в _'час.

на заседании специализированного совета Д 063.74.01 Саратовского государственного университета по адресу: 410071, Саратов, ул; Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГУ.

Автореферат разослан " _" _ 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета,

кандидат физ.-шт. наук, доцент

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. В основе функционирования многих устройств техники СВЧ лежит явление поглошения электромагнитной энергии. Однако, если для большинства радиотехнических устройств преобразование электромагнитной энергии в тепловую имеет паразитный характер, то в системах СВЧ нагрева данное явление может быть целенаправленно использовано для термообработки различных диэлектриков.

При этом, к СВЧ нагревательным установкам предъявляется ряд требований: они должны при минимальной металлоемкости конструкции обеспечивать высокотемпературный, интенсивный и равномерный нагрев поглощающих материалов.

Как правило, эти требования удовлетворяются выбором соответствующих значений таких параметров базовых элементов рабочих камер СВЧ,как критическая длина волны основного типа, глубина проникновения и напряженность поля в области взаимодействия, а также широко-полосность. Последний из этих параметров играет важную роль, так как в ходе термообработки диэлектрическая проницаемость образца может существенно измениться, а это, в свою очередь, может привести либо к отсечке сигнала, либо к возникновению миогомодового режима, I .что вызовет прекращение процесса или не?авномерность нагрева. То есть, одномодовый режим является наиболее оптишлькш с точки зрения обеспечения равномерности нагрева.

Применяющиеся в настоящее время в качестве рабочих камер СВЧ • простые волноведушие структуры хотя и являются хорошо изученными и простыми в изготовлении, но, в ряде случаев, не могут удовлетворить предъяачяемым требованиям.

Одним из путей расширения функциональных возможностей СВЧ нагревательных устройств является применение волноводов сложных сечений (ВСС) и, в первую очередь, квазистационарных волноводов, имевших четко выраженные области существования однородного электрического поля (емкостной зазор), обладающих меньшими размерами и большей широкополосностью на фиксированной частоте, чем-прямоугольный и круглый волновод.

Свойства и параметры волноводов сложных сечений, частично заполненных поглошаюиим материалом,еше пока недостаточно изученыти; поэтому; исследование электродинамических и особенно тепловых характеристик этих волноводов представляется весьма актуальным.

Вопроси разработки и проектирования рабочих камер СВЧ систем

на ВСС тесло связаны с проблемой исследования особенностей распространения электромагнитных волн и преобразования их энергии в тепловую мощность в области взаимодействия. При этом- экспериментальные методы изучения данных явлений зачастую являются весьма дорог« стоящими, а строгий математический аппарат, позволяющий аналитически проводить расчет,еще пока не разработан.

Цель работы: создание численного алгоритма решения совместной краевой задачи электродинамики и теплопроводности применительно к различным устройствам СВЧ нагрева на ВСС, а также исследование свойств таких устройств и выработка рекомендаций по их примек нию. ,

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработан, алгоритм и пакет программ на его основе для решения совместной краевой задачи электродинамики и теплопроводности применительно к волноводам произвольного поперечного сечения, частично заполненным цоглощакшы материалом, базирующиеся на интегральной формулировке метода конечных элементов в форме метода взвешенных невязок.

2. При фиксированной входной мощности частично заполненного волновода плотность и равномерность тепловых источников в материале определяется относительным положением рабочей длины волны в спектре собственных волн данной линии передачи, причем равномерное тепловыделение в объеме образца возможно лишь в СВЧ камере, выполненной на нерегулярном волноводе, геометрия которого зависит от особенностей конкретного технологического процесса.

3. Для создания однородного тёплового поля с коэффициентом неравномерности,равным 0.95+0.99, в материале, заполняющем камеру, необходимо обеспечить равномерное удельное тепловыделение в образце и предотвратить тепловой контакт между материалом и металлическими элементами камеры, что достигается применением радиопрозрачных материалов, обладающих высоким тепловым сопротивлением.

4. ^змещение термообрабатываемого материала в дальней зоне возбуждения, где основным фактором,определяющим распределение поля, являются электродинамические свойства базовой линии передачи и применение плавных переходов для передачи СВЧ энергии от источника к камере позволяет найти решение задачи возбуждения волноводов сложной формы без учета процессов, происходящих в блюшей зоне возбуждения.

Научная новизна работы заключается в следующем: - исследоьаны особенности распространения электромагнитных волн в

частично заполненных диэлектриком с потерями волноводах сложной форш с емкостным зазором: прямоугольном волноводе с Т-ребром, подковообразном и Н-волноводе; проведен анализ функции плотности тепловых источников в материале для данных линий передачи;

- установлены структуры температурных полей в волноводных камерах на волноводах с емкостным зазором, исследовано влияние теплофизи-ческих параметров термообрабатываемых катериалов, стенок и других конструктивных элементов на гепловне характеристики рабочих камер, найдено необходимое и достаточное условия равномерности нагрева диэлектриков в волноводах сложных сечений;

- впервые проведен анализ собственных параметров новой линии передачи - Т-волноиода с Т-ребром, частично заполненного поглошашим материалом, ощюделены условия, при которых данная геометрия мо-кет быть использована для равномерного объемного нагрева диэлектрических материалов;

- на базе метода эквивалентных схем получены формулы для приближенного расчета критических длин волн основного и первого высшего гипов волн частично заполненного подковообразного волновода, установлена погрешность вычислений ( не более 5% ) по этим формулам относительно метода конечных элементов в широком интервале изменения геометрик и диэлектрической проницаемости заполнения;

- исследованы диапазонные свойства плавного перехода для сочленения ■фямоугольного волновода и частично заполненного подковообразного золновода, а также перехода для сочленения полого и частично запол-1енного прямоугольного волновода с Т-ребром.

Практическая ценность:

- разработан и внедрен в практическое использование пакет программ да ЭВМ серии ЕС, реализующий алгоритм численного решения совмест-[ой краевой задачи;

• даны практические рекомендации по оптимизации конструктивных раз-даров рабочих камер СГЯ на прямоугольном волноводе с Т-ребром и '-волноводе с Т-ребром, заполнению подковообразного волновода, вы-«тчшении теплового поля в материале для'прямоугольного волново-с Т-ребром;

разработаны конструкции рабочих камер СВЧ для термообработки, »злкчшвс 1,:атеркалоп на волноводах слокннх сечений ( пастеризации >лочно-белкового концентрата, суши мелкодисперсионных материалов, фкодгшшрования текстильных тканей) ; • ' т;рос';нг.лизк]>ова1ш устройства возбуждения волноводов слояннх сече-нродстардямкке собой плавные одномодовне двухсекционные пере-

ходы с прямоугольного волновода на частично заполненные прямоугольный волновод с Т-ребром и подковообразный волновод.

Реализация. Осуществлено внедрение пакета-программ, реализованного в данной- работе, в научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки ПО "Контакт", СГТУ (Саратов), Хмельницкого технологического института ( Украина).

Личный вклад соискателя. П]>едставлешше в диссертации результаты всех расчетов получены автором самостоятельно, кроме того,в совместно опубликованных работах автор принимая непосредственное участие в анализе полученных результатов и формулировке выводов, составляющих основу этих.публикаций.

Апробация работы и публикации. Результаты, вошедшие в диссертацию, получены автором в период с 1987 по IS93 год. Материалы всех разделов работы докладывались на Декадах науки С1Ш с 1987 по IP93 г., на Всесоюзном семинаре "Матема тическое моделирование физических процессов в антенно-фидерных трак тах" ( Саратов,IS90 ) , на Всесоюзной У! научно-практической конференции "Применение СВЧ энергии в технологических процессах и научных исследованиях"(Саратов,1991), Научно-техническом семинаре "Ра-•спространение и дифракция электромагнитных нолн в' неоднородшхх средах" (Смоленск, 1992), У-й Международной конференции по исследованию электромагнитных полей ( США,1992 ) , на Международном симпозиуме по антеннам и устройствам СВЧ(Канада,1992) и на Международной конференции "Современные проблемы применения СВЧ энаргки'Ч Саратов kI293).

Основной материал диссертации наложен в 7 печатных работах и одном патенте на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, двух приложений и списка литературы. Полный объем работы - IB9 страниц, из них 105 страниц с машинописным текстом, 67 - с рисункам«, 2-е таблицами; текст прогры.м на ЭВМ занимает 15 страниц. Библиография включает 104 наименован-я.

СОДЕШАНИЕ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ,

Во введении обоснована актуальность данной работы, указана научная новизна, практическая ценность работы, а такке ос-иоыша поло.у.ен;:я, выносимые на зашиту.

В первой главе сформулирована совместная краевая ь!,:,ача электродинамики и теплопроводности для волноводов произволь-

ного поперечного сечения, частично заполненных поглощающим материалом. ' .

Для постанопки задачи были использованы однородные дифференциальные уравнения Гельмгольца для продольных составляли« комплексных амплитуд электрического к магнитного поля с граничит,™ условиями Неймана и Дирихле на металлической стенке волновода и условиями непрерывности тангенциальных составляющих на границе раздела сред, а также уравнение теплопроводности с краевыми условиями 1-1У рода. Функция плотности тепловых источников в материале определялась из закона сохранения энергии для электромагнитное полой. Основным допущением, которое использопалось для решения совместной краевой задачи, яаяяется предположение постоянства электродинамических и теплофизкческих параг.:етров нагреваемого материала на достаточно :. млих участках температурной зависимости процесса от времени. Это допущение позволяет исследовать преобразование электромагнитной энергии в тепловую мощность в области взаимодействия методом последовательных приближений.

В диссертации бил проведен обзор существующих методов рекения электродинамических и тепловых задач, который показал, что аналитические подходы могут применяться, в основном, для анализа простил волноведугих структур; при:, епяемых в СВЧ энергетике в качестве базогых элементов рабочих капор. Для ВСС, частично заполненных диэлектриком с потерями, в силу сложности граничных условий, получить такое решение ¡'еЕозмоя'но, поэтому необходимо использовать численные методы расчета. Один из таких методов - метод конечных' элементов (Г.ТКЭ), хорогго зарекомендовал себя при решении многих задач' электродинамики, теплофизики, механики и др., и., поэтому., был использован в данной работе для разработки алгоритма решения сов-иестной краевой задачи.

Согласно 11КЭ ног.оречнсе сечение волновода разбивается на комичное число подобластей - элементов, имеющих общие узловые точки и, в совокупности, ош;сьша:отих форму области. При этом, границы не-[¡I ■пг.,,:.'тьной формы не представляют особых трудностей при решении за; ачп, Внутри кнгдого элемешта искомые Функции - продольные состав-'!."!• дмю электрического (Еъ ) к магнитного ( Пг ) поля, а такте текпе-р;ггурй (Г ) аппрокекг прется полиномом, причем число коэффициентов' полгчот-а соответствует числу узлов элемента. В данной работе, с ьн.'ч.-1 ,"кро!'!внкя н^с-обрсзований и уменьшения размеров итоговых мат-1ч;ч!пи< уравнений, г. с пользовались обычные треуголыше элементы и ро.чпюм;: первого порядка. Затем в полиному вводятся значения гско-

пых функций в узлах элемента и его координатные функции - функции формы. Проведя сквозную нумерацию узлов и элементов, получим сис'Г( му уравнений электродинамики и теплопроводности для всей области поперечного сечения.

Далее для решения этих-у^швиений в работе использовался мето; взвешенных невязок и критерий Галеркмна, что позволило получить м; тричные уравнения вида:

[А] (Х}=АСВ] (.X) (I) и [А] (Х}= (В), (2)

где [.А"1 и [В] - глобальные многоленточные матрицы, А - собственные значения уравнения (I ), [А] - глобальная матрица теплопровод ностиДВ} - глобальный вектор-столбец тепловых потоков ДХ} -вектор собственных функций электромагнитного поля, { X} - собствен ные функции теплового поля.

Алгоритм численного решения совместной краевой задачи был реализован в пакете ирограй,1, который состоит из трех модулей: программы расчета продольных компонент Ех, Нг [I], программы для определения поперечных составляющих поля и функции плотности тепловых источников, тепловой программы, позволяющей по найденным источникам установить распределение температуры в материале и стен ках волноводной камеры.

В зависимости от величины тангенса угла потерь в диэлектрике ( tg§,г ), в слу чае 1в5,г еО уравнение ( I ) решается методом бисекций, а при #0 - с помощью <32 - алгоритма. Для решения урайнения (2) применяется метод Гаусса. Исходными данными для расчета являют ся электродинамические и теплофизичёские параметры сред и геометрн': поперечного сечения системы. В пакете предусмотрена автоматическая дискретизация области определения искомых функций сеткой треугольных элементов с регулируемой плотностью, а такх:е для экономии оперативной памяти ЭВМ учитывается симметрия структур.

Несмотря на свою эффективность,МКЭ. в той формулировке, которая преде лвлена в диссертации, имеет ряд ограничений на его применение к решению электродинамических задач: лонные типы, появляющиеся в области медленных волн, отсутствие дополнительного требования конечности энергии поля, запасенной вблизи ребра (условие на ребре) , анизотропные среди и крайне слокные структуры, для расчете которых необ:-. ,пмо очень болычое увеличение порядка матричного уравнения п, соответственно, затрат машинного времени.

В последнем разделе первой главы представлен» данные тестирования пакета программ: дисперсионные ха]>актер1:ст::ки Н-волнонола

и распределение тепловых полей в двумерной пластине при граничных условиях III-рода, позволяйте судить о хорошем согласовании ИКЭ с известными точный! аналитическими решениями этих примеров.

Есс эти данные являются доказательством первого положения, выносиг.ого на защиту.

Во второй главе МКЭ проведен анализ собственных параметров четырех линий передачи сложной формы поперечного-сечения с поглот,пшик материалом в емкостном зазоре: прямоугольного волновода с Т-ребром ( ПВТР), Т-волновода с Т-ребром (ТВТР), Н-вол-новода (НВ), подковообразного волновода ( ПОВ) (рис.1) .

Решение совестной краевой задачи для частично заполненных ВСС lokho условно разделить на два этана. На первом этапе анализируются собственные электродинамические параметры системы. Причем, в ходе оптимизации собственные значения позволяют осуществить правильный выбор внутренней и лнешней геометрии рабочей камеры, а собственные поля - определить функцию плотности тепловых источников в области взаимодействия. На втором этапе непосредственно устанавливаются особенности распределения тепловых полей при различных значениях теплофизических параметров материалов.

В свою.очередь, на первом, электродинамическом этане решения совместной краевой задачи,- сначала вводятся в рассмотрение полые или частично заполненные диэлектриком без потерь волнове^ущие структуры, а затем их свойства исследуются с учетом потерь. При этом.-, в беспотерном случае элементы бло'чных матриц [Л] и [В] , структура которых "значительно упрощается, будут определяться базисными матрицами и действительной частью комплексной диэлектрической прони-цаег-ости и постоянной распространения. Если же рассматривается диэлектрик с потерям, то ( I ) решается в общем виде с учетом комплексного характера проницаемости материала и постоянной распространения.

В соответствии с этим подходом- в первом разделе представлены результаты расчета дисперсионных характеристик и структур поля основной волны ПВТР, в емкостном зазоре которого ломимо поглошаюшего ¡,атирпала( £.' =25, 77, 0 I ) размещаются две диэлектрические

вставки, как показано на рис.1, лналкз нолей показал, что вариации д» ггш»кт;v.nccKOfi пионицле; ости ( £ ) материала в рабочем интервале темпе;.«, тур щшюдят к изменениям: плотности тошговнх источников, Равно; ;ость герлоы'делвнял в образце в однокодовог. рекиме сохраняется .ък г области бнетрю., так и i едлештх волн (рис.2).

Вт з;юй посвящен исследованию новой линии передачи -

ТВТР. Появление данной конфигурации обусловлено необходимостью обеспечения равномерного тепловыделения в объеме термообрабативае-мого диэлектрика. Представлено два варианта конструкции рабочей камеры на ТВТР, у которой плотность тепловых источников плавно воз растает от входа к выходу системы. Проведен анализ диапазонных свойств и структур электромагнитных полей основного и первого' высшего типов волн ТВТР при различных значениях геометрии и £ заполнения.

В третьем разделе проведено исследование электродинамических параметров ИОВ, заполнение которого меняется в пределах 0 < h < d+f Используя тот факт, что поле основного и первого высшего типов вол ПОВ практически полностью локализовано в диэлектрике, на базе /ието да эквивалентных с^хем были получены простые формулы для приближенного расчета критических длин волн дв\х низших мод(' 9vc, "Act) данного волновода. На:рис.3 приведены данные расчета по этим формулам (погрешность расчета относительно МКЭ не превышавт Ъ% ) . Здесь пун тиром показано положение рабочей длины волны "Хо в спектре собственных волн линии передачи, от которого зависит равномерность тепловыделения в материале.

В четвертом разделе проанализировани дисперсионные характерно тики и структуры полей основной волны частично заполненного ИВ и установлены основные закономерности поведения поля для различных размеров системы и электродинамических параметров ее заполнения.

Определяющим моментом эффективной термообработки объекта, обладающего потерями на СВЧ в рабочей камере микроволновой установки, является распределение температуры в объеме данного материала. При этом? степень однородности теплового поля в области взаимодействия характеризуется коэффициентом неравномерности : !\т = ?ain/"?Qax , где T^in и т:пах - минимальная и максимальная температура'в исследуемом объекте.

Компьютерное моделирование тепловых полей в ВСС и, в частност! в ПВТР,- оказало, что при однородной функции плотности тепловых источников, температурное поле в материале, строго говоря, неравномерно. Например, для ПВТР максимум температуры образуется в емкостном зазоре на оси мезду нкгней стенкой и ребром (рис.4а) . Аналогичные результаты были получены и для других ВСС.

Анализ тепловых процессов в рабочих камерах позволил решить проблему г.::])аышваш1я теплового поля: было предложено использовать иаксш.альную тепловую изоляцию нагреваемого диэлектрика от элементов конструщш: камеры с помощью теплоизоляционных материалов,

йсД Конфигурации исследуешх волноводов: 1ШТР(а), ТВТРС<5), НВ(в), ПОБ(г).

Рис.2 Функция плотности тепловых источников ПВТР прп £.' =25 (а,б); 77 (в,г) и различных значениях постоянней ргс-пространения; 0.1.

Рнс.З Зависимость критических длин волн двух низших мод ПС© от диэлектрической проницаемости заполнения.

Рис.4 Распределение тепловых полей в рабочих камерах СБЧ на 11ВТР.

обладающих большим тепловым сопротивлением. На рис.4 приведены примеры данного подхода. В первом случае (рис.46) в емкостном зазоре ПВТР размещаются две горизонтальные и две вертикальные радиопрозрачные теплоизоляционные вставки. Во втором случае (рис.4в) -две диэлектрические трубки заполненные хидкостью. В обоих случаях значения коэффициента неравномерности стали более высокими: ^т = 0.6 (рис.4а ) , >\т = 0.79 ( рис.46) , = 0.04 ( рис.4в,) .

Таким образом, для равномерной СВЧ термообработки диэлектриков необходимо создать не только равномерное удельное тепловыделение в материале, но и предотвратить тепловой контакт ме>-ду материалом и металлическими элементами конструкции рабочей камеры.

Представленные результаты позволяют доказать второе и третье положения, выносимые на защиту.

Третья глава посвящена проблеме возбуждения ВСС. Применение петли, штыря или отверстия (щели) для этих целей не всегда возможно из-за ряда трудностей. Например, для определения поля в бляхней и дальней зоне возбуждения подобных систем необходимо решить дифференциальные уравнения Гольмгольца с учетом сторонних токов м зарядов. Хотя возбуждение при помощи петли и штыря.в общем случае сводится к случаю возбуждения через отверстие, но если поле отверстия заранее не известно, то возникают серьезные трудности, связанные с необходимостью удовлетворения грангчнкм условиям на поверхности, где расположена щель. В качестве приближения обычно рассматривают более простую задачу о возбуждении волновода заданными токами и полями, причем задача, как правило, решается только для простых волноеодных геометрий.

В данной работе для реиения задачи возбуждения ВСС предложен подход, согасно которому термообрабатцваемый диэлектрик долген размешаться в дальней зоне возбуждения, где основным фактором, определявшем распределение поля,являются электродинамические свойства линии передачи, а не источники поля, как это имеет место в ближней зоне возбуждения. При этом, для передачи мощности от источника к камере мохно использовать гшавние одномодовые переходи, к котор-: предъявляются следующие требования: они долглш обеспечивать высокую электрическую прочность и иирокополосность системы, согласование полых и частично заполненных волноводов, а таю::е быть простыми в изготовлении.

В первом разделе сформулированы основные особенности ьтодиху расчета плавных переходов. В частности, отмечено, что их ;:снстр;\'-1 ия ределяется не законом здыионгя волнового ео;п.от< г с

t/a

о. б

0.4 .

0.2

\ 20

^зоЧ.

Сшш 5оХ

t_

o.i о.г о.э <1/ъ а)

о.х

Ríe .5 Зависимости максимального значения диэлектрической проницаемости заполнения, прв которых сохраняется одномо — довый резом в ПВТР(а) и ПОВ(б) от размеров емкостного зазора.

длине, как это общепринято, а диапазонного свойствами полновода, на базе которого они создаются. Минимизация отрауений обеспечква-ется вмбором соответствующего продольного размера перехода.

Во втором к третьем разделах в качестве пргкера рассмотрены две конфигурации одномодовнх двухсекционна плавных переходов: с прямоугольного волновода (ПрВ) на частично заполненные Р^.ТР и ПОВ.

МКЭ был проведен расчет доминантного диапазона таких переходов и били установлены условия одномоддвого распространения в них (рис.5). Кроме того, были получены структуры полек основной волны в 10 сечениях первого участка плавных переходов, демонстрируете процесс трансформации основной полны ПрВ Ню в голну квазк-Hi ГВТР и ПОВ, Экспериментальные измерения КСЗН так:« переходов с P.pTi на ПВТР[2] показали приемлемый уровень согласования (КСВН< 1.4 ) .

Завершает главу перечень практических реко; ■ондйций r.o ир-.ч с-нению различных переходов в качестве эле? ектов возбуждения го;---о~ водных камер на ВСС.

Таким образом, доказано четвертое' полоуонге, виноегхк- да зашиту.

В заключении сформулированы основное результат« работы:

I. Разработан пакет грог;;:.::; , рг.с.ггзунп;Г !:чт~ ы;уп (Терму-

ли | :>вку МКЗ проекционного типа в форме г.о то да взвешенных невязок и критерия Галеркина для репония совместной краевой задачи электродинамики и теплопроводности; определены основные особенности применения Г!КЭ для анализа частично заполненных ВСС: ло:-нне решения, условия на ребре, трансформация типов ¡юлн, свойства сред и возможности оперативной памяти ЭВМ.

2. Проведен анализ диапазонных свойств волноводов с емкостным зазором, частично заполненных диэлектриком без потерь; показано/ что для этих целей монет бить успешно использован метод эквивалентных схем.

3. Исследованы собственные параметры ПВТР, ТВТР, ИОВ и КВ. Определены основные закономерности распространения основной моды

в них; найдены условия равно!.:ерности тепловых источников в области взаимодействия.

4. Впервые рассмотрена конструкция ТВТР, указаны условия применения ТВТР Для объемной обработки полем СВЧ различных диэлектриков; определены основные преимущества ВСС по сравнению с волноводами простейших сечений применительно к задачам СВЧ энергетики.

5. Выполнено математическое моделирование тепловых полей исследуемых ВСС, показано, что равномерность тепловых источников является необходимая.!, по недостаточным условием равномерности нагрева. Для («имения проблемы выравнивания теплового роля предложено использовать радиопрозрачные теплоизоляционные элементы конструкции, обладающие большим тепловым сопротивлением.

6. Предложены эффективные устройства возбуждения ВСС, представляющие собой плавные однокодовне двухсекционные переходы для сочленения ПрВ и частично заполненных ВСС; исследовали диапазонные свойства этих переходов. Дан сравнительный анализ различных конструкций таких систем применительно к задачам согласования рабочих камер СВЧ на ВСС с внходньц.П! трактами генераторов на ПрВ для различных процессов СВЧ нагрева диэлектриков с потерями.

В п р и л о к е н и и I содержится листинг программы расчета поперечных компонент поля и отдельные фрагменты тепловой программы.

В п р и л о к е н и и II дан сборочный чертеж и краткое описание рабочей камеры на ПВТР для термообработки жидких материалов, созданной на базе-теоретических исследований, выполненных в данной диссертации.

Публикации, отражающие содержание диссертации: I. Коломейцев В.А., Железняк А.Р., Комаров В.В. Пришли:-:емн ;Й рас-

чет критических juikk волн волноводов сложной форды с частичным диэлектрическим заполнением // Радиотехника.-1990.-К?.- с.74-75.

2. Заявка на изобретение № 4892253/09-119896, СССР. Волководная камера для термообработки диэлектриковДелезняк А.Р., Ко. ¡ров В.В., Яковлев В.В.-Шф. Положительное решение от 19.06.91. Патент СССР

И I799155 - 1992. '

3. Комаров В.В., Яковлев В.В, Условия одног.одового распространения в прямоугольном волноводе с Т-ребром и нерегулярным диэлектрическим заполнением//Раснространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах .Тез .докл .н .-тех .семинара .-Смоленск, 1992, -с .51-53.

4. Kbmarov V.V., iakovlev V.V., Zheleznyatc A.R., Dmitrieva E.I., ffalomeytsev V.A. Finite element analysis of T-septun waveguide structures// Simposium on antenna technology and applied electromagnetics? Conf.Proceedings,-Winnipeg,Canada,1992, -p.443-446.

5.Ya!covlev V.V., Komarov V.V., Zheleznyak A.R. Analysis of horseshoe-shaped waveguide with dielectric in capacitance sap// IEEE Transactions on Magnetics.- I99J.-v.29.-N 2.- p.l6l6-l6I9.

6. Коломейцев В.А., Комаров B.B., Яковлев В.В. Распределение электромагнитного и температурного полей в рабочей камере на Н-волно-воде// Современные проблемы применения СВЧ энергии: Тез. докл. пе-здународной Hay4.-TGxn.r.cH$. Cspa?cs, 1993.- с,59-61.

7. Коломейцев В.A., Ko:.:spcr. В.В. Расчет параметров базовых элементов рабочих камер СМ'нагревательных установок на волноводах сложных сечеййй// Совро^ёНн'цё'проблемы применения СВЧ энергии: Тез. докл. международной науч.-^ехн.конф.- Саратов.1993. - с. 61-62.

в. Kbmarov V.V., Yakovlev V.V. Continuous single-mode transitions for Joining rectangular and dielectric-loaded horseshoe-shaped waveguides.// Accepted to 9th Conference on the computation of electromagnetic fields. - Miami, USA. - I-4.II.X993.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1, Коломейцев B.A., Яковлев В.В. Численный расчет собственна): параметров и структуры поля регулярных волноводов произвольного поперечного сечения, частично заполненных поглотал-пм матер1!£июм//Э/гек?;юн-ная техника.Сер.Электроника СВЧ.-1985. -Внп.10. - с.71-77.

2. Коломейцев В.А., Яковлев В.В. Плавные переходи для согласования прямоугольного волновода и прямоугольного ролговода с Т-ро<5ром// Радиотехника. - 1290. - В 2. - с. 86-90.