基于聚類熵的微波加熱均勻性評價模型研究.pdf

1、“節(jié)能減排”戰(zhàn)略作為我國基本國策之一，已成為國家經濟可持續(xù)發(fā)展的堅實基礎。對于國內現(xiàn)有的高耗能行業(yè)，微波能具有廣泛的應用前景，能夠有效緩解緊張的能量供給和減少廢氣廢料的排放，對實施“節(jié)能減排”戰(zhàn)略的意義重大。
　　微波加熱與常規(guī)熱交換方式不同，是通過微波滲透至物料內部使其快速升溫的加熱方式。具有效率高、速度快等特點，對固態(tài)、液態(tài)物料加熱效果更佳。但由于受物料介電特性、電磁場分布、諧振腔參數(shù)等內外因素的影響，使得物料在微波加熱過程中

2、，容易出現(xiàn)局部過熱，甚至產生熱失控的現(xiàn)象，嚴重制約著微波能的工業(yè)應用。因此，解決微波加熱過程中物料溫度的均勻分布，目前已成為微波能廣泛工業(yè)應用的一個重要研究課題。
　　本文在分析微波加熱勻場理論的基礎上，首先設計了微波加熱控制系統(tǒng)，選擇較為成熟的控制算法，保障微波功率的穩(wěn)定輸出，為研究微波加熱過程中物料溫度的分布奠定基礎。在研究經典麥克斯韋方程組和熱傳遞方程的基礎上，結合熵與譜聚類的概念，提出均勻性評價模型，以分析物料在微波加熱過

3、程中溫度場均勻性的分布狀態(tài)，分析局部過熱產生的原因，并尋找解決方法。
　　本文首先采用COMSOL與MATLAB的聯(lián)合仿真，在COMSOL軟件中對實物系統(tǒng)進行等尺寸建模，得出溫度場、電場幅值、磁場幅值、坐標信息等數(shù)據(jù)，并在MATLAB中通過均勻性評價模型處理，得出規(guī)律。然后通過微波加熱控制系統(tǒng)，設計對應實驗，探究微波加熱規(guī)律，并與仿真對比，驗證模型的正確性和有效性，為微波加熱研究提供新的指導意義。研究結果表明：微波加熱的均勻性取決

4、于物料特性本身和微波諧振腔內電磁場分布的均勻性；當單一增加微波輸入功率而物料初始溫度不變時，輸入功率在600W以上，物料溫度分布的均勻性不在變壞；當單一增加物料初始溫度而輸入功率不變時，初始溫度越高，物料加熱后的均勻性越好；當改變圓柱形物料在微波諧振腔內的位置時，圓心坐標為（14/20*do，5/20*wo）時，均勻性評價結果最小，物料加熱均勻性最好；當改變波導口位置時，波導口坐標為(0,11/20*d0,3/14*h0)時，物料加熱效