Введение к работе
-
Актуальность работы. Представляемая к защите диссертация посвящена разработке математических моделей, алгоритмического и программного обеспечения для расчёта а оптимизации электродинамических параметров двух типов сверхвысокочастотных (СВЧ) устройств. Первая часть работы посвящена описанию математической модели и разработке алгоритмического и программного обеспечения для моделирования элсктромагшггнмх полей в прямоугольных нагруженных диэлектриком резонаторах, которые используются в качестве рабочих камер СВЧ нагревательных установок. Разработанный программный комалекс используется для моделирования электродинамических процессов, происходящих в камерах СВЧ-псчей, с целью улучшения их характеристик и оптимизации конструкции. Необходимость я актуальность проведения данных исследований обусловлена недостаточным развитей специализированного программного обеспечения для решения задач проектирования СВЧ нагревательных устройстя с рабочими камерами стоячей волны. Во второй части диссертации описывается алгоритм математического моделирования полей в волноводах сложных сечений и в волноводах с неоднородностями. Разработанный программный комплекс позволяет рассчитывать критические частоты и распределение полей нерегулярных волноводов, что может использоваться при конструировании специальных линий связи. Данные исследования, помимо практической пользы, имеют определённый теоретический интерес, так как. для построения численного алгоритма приближённого решения электродинамической задачи используется дискретная электротехническая модель исходной распределённой системы.
-
Цель работы. Целью работы было: 1) Разработка математической модели и соответствующего программного обеспечения для моделирования электромагнитных полей в камере СВЧ-нечи я форме параллелепипеда с целью оценки влияния вносимых диэлектрических нагрузок на электродинамические параметры рабочего резонатора. 2) Разработка критериев и алгоритмов оптимизации конструкций прямоугольных камер н систем возбуждения СВЧ-печей. 3) Экспериментальные исследования электромагнитных полей в камере СВЧ'-печи. 4) Разработка алгоритмов и соответствующего программного обеспечения для моделирования электромагнитных полей п нерегулярных волноводных системах.
-
Объект исследования. Объектом исследования являются электромагнитные поля в закрытых прямоугольных резонаторних и волноводных системах. Внутри резонаторов и волноводов могут находиться диэлектрические нагрузки достаточно сложной формы. Волноводы могут иметь сложную форму сечения, описываемую в декартовой или полярной системах координат.
-
Методика исследования. Для достижения поставленной цели исследования, используются методы математического моделирования краевых задач электродинамики, вычислительные методы линейной алгебры, программирование иа языке Fortran-77, универсальные системы программирования математических задач типа Matbcad. Для экспериментальных исследований использовалась современная измерительная аппаратура с процессорной обработкой данных.
-
Научная ценность работы. Научная ценность работы заключается:
1) В разработке критериев и алгоритмов оптимального проектирования прямоугольных камер и систем возбунзденпя СВЧ-термоусгановок. 2) В разработке алго-рп і >"\ роіченік воли^подных задач с помощью дискретных моделей.
).6. Практическая ценность работы, В результате работы было создано развитое программное обеспечение для моделирования .электромагнитных полей и оптимального проектирования камер и систем побуждения микроволновых печей. Результаты работы используются для анализа процессов, происходящих в прямоугольные камерах СВЧ-печсн с продуктом, что позволяет на этапе проектирования печи уетрампь возможные ошибки в конструкции. Созданное, по предложенным алгоритмам, программной обеспечение позволяет успешно решать задачи водно-водной техники. Вычислительные программы могут быть использованы в учебных целях для иллюстрации применения численных методов п электродинамике.
1.7. Реализация результатов работы. Вычислительные программы и результаты
моделирования полей в камере СВЧ-печн использовались на предприятиях, прои
зводящих бытовые печи, о чём имеются соответствующие акты.
1.8. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на
2й Международной конференции "Актуальные проблемы электронного прибо
ростроения", научно-методических семиипрах кафедры приборных устройств, на
учно-техническом семинаре антенной лаборатории Научно-исследовательского
института электронных приборов (г. Новосибирск), 3-й Международной научно-
технической конференции "Микропроцессорные системы , автоматики"
(г. Новосибирск).
1.9. Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ: семь до
кладов на конференциях, две статьи в сборниках научных трудов НГТУ (г. Ново
сибирск), две статьи в журнале "Известия ВУЗов. Радиофизика" (г. Нижний Нов
город). Результаты работы использованы в двух отчетах о НИР.
1.10. Объем работы. Диссертация содержит 142 страницы основного текста и 73
стршшцы приложений. Структурно диссертация состоит из двух частей и прило
жения. Первая часть состоит из 4 глав и посвящена описанию математической по
становки задачи моделирования электромаиштных полей в прямоугольных каме
рах микроволновых печен и оптимизации их характеристик. Вюрая часть диссер
тации состош" из 2 глав н посвящена описанию алгоритма моделирования элек
тромагнитных нолей в нерегулярных волноводах и волноводах сложных сечений.
Приводятся результаты оценок точности предлагаемого алгоритма, примеры ре
шения водноводных задач. В приложении к диссертации приводятся выводы не
которых расчётных формул, описания вычислительных программ, результаты тес
товых расчетов, примеры работы программ, акт о внедрении и т.д.. Список ис
пользованной литературы содержит 118 наименований.
