基于电磁热耦合理论的5.8GHz微波道路除冰温度场仿真研究

发布时间：2017-03-27 13:04

  本文关键词：基于电磁热耦合理论的5.8GHz微波道路除冰温度场仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 冬季冰雪导致路面摩擦系数较其他季节明显降低,从而使车辆行驶、制动困难,交通事故率明显增加,给人民生活和国民经济带来重大损失。有效清除道路积冰,尤其是高速公路、桥梁、机场等重要设施除冰,一直是世界上地处高纬地区国家比较关注的问题。 将微波加热引入道路除冰技术里,利用微波加热的特点,长安大学与美的联合实验室、长安大学机械工程博士后流动站、美的集团博士后流动工作站一起对微波除冰技术进行相关实验研究,取得了一些成果,因此,对5.8GHz微波道路除冰的研究具有重要的意义。 概述了热融法加热及微波加热的运用现状和发展概况,对比5.8GHz微波与传统的热融法加热及2.45GHz微波得出其具有的优势,5.8GHz微波加热沥青混凝土深度约为2.45GHz微波的42%,功率损耗密度为2.45GHz微波的3-4倍。根据微波除冰的三维电磁热方程建立5.8GHz微波除冰电磁场及温度场模型,利用CST微波工作室及ANSYS有限元分析软件进行环境温度-10℃,冰层厚度50mm条件下5.8GHz微波除冰电磁场及温度场地仿真,得出微波除冰的时间为30s左右,较2.45GHz微波的除冰时间缩短3-4倍。并现场测试该除冰模型的加热除冰时间,试验表明仿真结果基本符合实际情况。 最后,研究不同影响因素对5.8GHz微波道路除冰时间的影响,冰层厚度对微波除冰时间的影响较小,而不同环境温度下微波除冰的时间差异较大,沥青混凝土路面的除冰时间约为水泥混凝土路面的3-4倍。对5.8GHz微波除冰实用性进行分析,提出了提高微波除冰效率的措施。
【关键词】：道路 微波除冰 5.8GHz微波 除冰时间
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U418.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 道路除冰方法分类9-11
• 1.1.2 5.8GHz微波用于道路除冰的提出11-13
• 1.2 道路微波除冰国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外对微波除冰的研究现状13-14
• 1.2.2 国内道路微波除冰研究14-16
• 1.3 研究的问题及技术路线16-17
• 第二章 微波加热理论基础及5.8GHz微波除冰仿真模型研究17-34
• 2.1 微波加热理论基础及道路除冰模型创建的思路17-23
• 2.1.1 微波加热原理17-18
• 2.1.2 微波加热特点18-19
• 2.1.3 道路冰雪的类型19
• 2.1.4 5.8GHz微波道路除冰原理及优势19-21
• 2.1.5 5.8GHz微波道路除冰仿真模型创建的思路21-23
• 2.2 微波道路除冰的三维电磁热方程23-28
• 2.2.1 微波道路除冰的三维电磁场方程23-25
• 2.2.2 微波道路除冰介质内的三维电磁一热传导方程25-27
• 2.2.3 5.8GHz微波除冰的热边界条件27-28
• 2.3 5.8GHz微波除冰CST电磁场仿真模型的建立28-29
• 2.4 5.8GHz微波除冰两关键因素控制的 CST仿真29-33
• 2.4.1 5.8GHz微波加热沥青混凝土深度的 CST仿真29-30
• 2.4.2 5.8GHz微波除冰波导口距路面最佳高度控制的 CST仿真30-33
• 2.5 5.8GHz微波除冰 ANSYS热仿真模型的建立33-34
• 第三章 5.8GHz微波除冰热仿真及实验研究34-42
• 3.1 5.8GHz微波除冰 ANSYS热仿真假设及参数设定34-36
• 3.1.1 仿真假设34
• 3.1.2 初始条件34
• 3.1.3 参数设定34-35
• 3.1.4 网格划分35-36
• 3.2 5.8GHz微波除冰热仿真结果36-40
• 3.2.1 温度场路径分析37-38
• 3.2.2 除冰特征点时间历程分析38-39
• 3.2.3 仿真结论39-40
• 3.3 5.8GHz微波除冰试验研究40-42
• 3.3.1 试验设备及方案40-41
• 3.3.2 微波除冰试验结果及数据41
• 3.3.3 微波除冰试验分析41-42
• 第四章 不同因素对道路微波除冰时间的影响42-67
• 4.1 冰层厚度对微波除冰时间的影响42-46
• 4.1.1 5.8GHz在冰层厚度不同时的温度场仿真结果42-46
• 4.1.2 不同冰厚厚度除冰试验研究46
• 4.2 环境温度对微波除冰时间的影响46-53
• 4.2.1 环境温度不同时微波除冰温度场仿真结果47-52
• 4.2.2 不同环境温度除冰试验研究52-53
• 4.3 路面材料对微波除冰时间的影响53-56
• 4.3.1 路面材料的介质特性常数的确定53-54
• 4.3.2 沥青混凝土和水泥混凝土路面除冰仿真研究54-55
• 4.3.3 沥青混凝土和水泥混凝土路面除冰试验研究55-56
• 4.4 5.8GHz微波道路除冰可行性分析56-57
• 4.5 5.8GHz微波除冰效率提升措施57-67
• 4.5.1 提高磁控管输出功率58-61
• 4.5.2 减少波导口距沥青路面的高度61-63
• 4.5.3 改进波导阵列结构实验研究63-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 5.8GHz微波道路除冰结论67-68
• 5.2 有待进一步解决的问题68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 贾彬;混凝土高温静动力学特性研究[D];重庆大学;2011年

2 齐丽君;输电线路激光除冰的理论与实验研究[D];华中科技大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 汪仁波;微波路面除冰设备加热均匀性的研究[D];电子科技大学;2010年

2 斯丹燕;多源微波加热中若干关键问题的分析[D];华东师范大学;2012年

3 刘勇锋;嵌入式平台的热分析与热优化设计[D];中北大学;2012年

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本文编号：270428