基于动网格的微波加热温度均匀性数值计算方法

杨彪^1,2，王世礼¹，郭林嘉¹，彭金辉²

1. 昆明理工大学信息工程与自动化学院2. 昆明理工大学非常规冶金教育部重点实验室

摘 要：微波加热过程中物料内部温度的均匀性一直是研究的热点问题.针对"热失控"现象产生的机理,从微波传输线出发,根据广义传输线理论,利用传输线上电压和电流的分布关系推导出微波谐振腔内电磁场幅值与相位间的关系,在此基础上,提出一种微波加热运动状态物料的数值计算模型.该模型采用动网格技术跟踪求解域边界的变化量,分别针对求解域内部及其边界处网格移动变形给出控制函数,不仅可解决微波加热数值计算过程中由于求解域网格的移动导致的网格交叉缠绕问题,还可在满足计算精度的前提下,有效地减少网格节点移动的计算.数值计算结果表明,微波加热处于运动状态下物料的温度均匀性优于微波加热静止状态下物料的温度均匀性,且所提出的微波加热运动状态物料计算模型具有可行性和有效性.微波应用器装置加热活性炭球团的实验结果也表明,所提出的方法能有效抑制微波加热温度的突变.

关键词：微波加热;热失控;广义传输线;动网格技术;控制函数;数值计算;