TE单模微波谐振腔内电磁场有限元分析与可视化研究

摘要

本文采用有限元分析法，推导了TE<,103>单模微波谐振腔有限元数值模拟的数学模型，运用基于有限元法的ANSYS软件进行数值模拟，分析和讨论了微波加热块状或柱状介质时谐振腔和介质内电磁场分布规律：空腔有三个大小相近的电场均匀区域，加载块状或柱状介质后，由于介质的吸波特性，三个电场均匀区域都有不同程度的缩小，两边的区域明显缩小，中间区域缩小相对不明显，这样就形成了中间电场均匀区域大，两边小的电场分布情况。介质的电场分布为从里到外逐渐增强。介质的电场分布不均匀，会造成微波加热的不均匀，这就很好地解释了微波加热电介质时容易出现样品开裂的现象。 利用微波敏感材料对TE<,103>单模微波谐振腔内的电场分布进行了定性测量，并将实测结果和有限元计算结果进行了比较和分析，数值模拟结果与实验结果吻合很好，确定了本研究的合理性与可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文的研究背景及目的

1.2国内外研究现状

1.2.1时域有限差分法

1.2.2矩量法

1.2.3边界元法

1.2.4有限元法

1.3论文研究的主要内容

第2章微波谐振腔和微波加热

2.1矩形微波谐振腔原理

2.1.1矩形波导

2.1.2 TE103单模微波谐振腔

2.2微波加热

2.2.1微波加热系统

2.2.2微波加热原理

2.2.3微波加热特点

2.3本章小结

第3章时变电磁场的有限元分析原理

3.1电磁场有限元法的计算过程

3.2有限元法的变分原理

3.2.1标准变分原理

3.2.2修正变分原理

3.2.3广义变分原理

3.3变分原理在时变场中的应用

3.3.1时变场问题的描述

3.3.2变分公式

3.4四面体单元剖分的有限元公式

3.4.1四面体插值函数

3.4.2四面体有限元公式

3.5本征方程的建立

3.6边界条件的处理

3.7本征方程的求解

3.8本章小结

第4章TE103单模微波谐振腔的数值模拟和实验研究

4.1 TE103单模微波谐振腔的数值模拟

4.1.1数值模拟具体步骤

4.1.2数值模拟结果分析

4.2 TE103单模微波谐振腔的实验研究

4.2.1微波敏感材料测试

4.2.2实验过程及结果分析

4.3本章小结

第5章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

附录