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連成 有限要素法 周波数応答 過渡応答

マイクロ波加熱は誘電損失(tanδ (タンデルタ))を応用した加熱方法で、周波数が300MHz~3THzの電磁波(マイクロ波)を被加熱物(誘電体)に照射し、被加熱物自身が発熱します。 ここでは下図のような被加熱体のモデルを想定し、マイクロ波加熱解析を行ないました。

マイクロ波加熱連成解析

まず[ F-WAVE-MH ] で周波数応答解析を行い、発熱密度分布を求めます。


電界分布コンター図 (モデル全体/単位:V/m)

電界分布コンター図 (YZ断面/単位:V/m)

発熱密度コンター図 (被加熱物/単位:W/m3)

発熱密度コンター図 (YZ断面/単位:W/m3)

ここまで発熱密度分布まで求めましたが、誘電発熱の基となる[ 誘電損 ]を求める基礎理論式はこちらへ

次に同じ [ F-WAVE-MH ] で熱伝導解析を行い、時間とともに変化する温度分布を求めます。
今回使用した物性は以下の通りです

誘電体の熱伝導率 : 1.35 [W/(m K)]
誘電体の比熱 : 71 [J/kg℃]
誘電体の質量密度 : 2200 [Kg/m3]

解析結果として、時間経過後の温度分布は以下の様になりました。

マイクロ波加熱連成解析

発熱後30秒後の温度分布 (単位:℃)
マイクロ波加熱連成解析

発熱後1分後の温度分布 (単位:℃)
マイクロ波加熱連成解析

発熱後3分の温度分布 (単位:℃)

この評価解析はマイクロ波加熱連成解析ソフトウェア F-WAVE-MH で行いました。

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