微波加熱仿真的案例
基于COMSOL軟件模擬微波加熱
本案例基于COMSOL軟件采用微波對主要成分為SiO2的物料加熱，觀察物料升溫過程中爐腔磁場、溫場隨時間的變化。模型如圖所示：
微波波導輸入功率和加熱溫度隨時間變化曲線如圖所示：
樣品溫度場隨時間分布云圖如圖所示（本案例只計算了300s）：
本案例提供了一種微波加熱物體仿真的技術方法，感興趣的朋友，交流模型
仿真APP在微波加熱仿真分析中的應用
一、背景介紹
微波爐是一種常用的食物加熱工具，主要是由腔室、磁控管、波導管三個部分組成。在工作過程中，磁控管產生波長約為12.2cm的微波（對應頻率2.45GHz），通過波導管注入腔室內，在腔室內產生振蕩的磁場和電場，引起食物內水分子等極性分子的快速運動，從而產生熱量，加熱食物。
圖1 微波爐示意圖
但在日常生活使用中，我們經常會碰到這樣的問題：為什么加熱后的食物第一口燙嘴，但是第二口下去卻又冷冰冰的？到底要加熱多長時間才合適？食物在微波爐內到底是從內向外加熱還是從外向內加熱？
為了解開這些疑惑，我們通過仿真分析，可以計算出食物在加熱過程中，腔室內電磁場分布情況、食物功率損耗密度分布和食物傳熱分布。基于Simdroid多物理場仿真Paas平臺開發的微波爐多物理場分析APP，可以對微波爐工作過程中食物加熱機理進行快速分析并對加熱過程進行直觀展示。
二、仿真APP解決方案
通過采用多物理場仿真平臺Simdroid提供的電磁－熱耦合分析功能，可以對微波加熱食物過程中電磁場分布以及食物加熱溫升過程進行同步分析計算。基于其內置的APP開發器，以無代碼化的方式便捷封裝全參數化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經驗等固化為微波爐多物理場仿真APP，可供沒有仿真經驗的使用者快速上手使用。
本文以一個功率為1kW的典型微波爐為例，介紹微波爐多物理場仿真APP的制作方法，并基于仿真APP對不同食物材料參數、不同食物大小、不同加熱時長結果進行對比和評估，揭示微波爐加熱過程中的多物理場耦合過程。
1、仿真流程搭建
1）新建高頻電磁－熱耦合多場仿真工程。
圖2 新建多物理場工程界面
2）參數化建模。建立微波爐和食物模型，將其關鍵設計尺寸參數化。
展開 無線通信系統中微波環行器的仿真研究
微波環行器中的電場模和功率流。
從上圖中的功率流箭頭可以看出，微波能量按照預期在一個方向上從一個端口流向另一個端口。另外，在電場大小繪圖中沒有駐波模式。基于這些發現，我們可以得出結論，環行器設計的行為表現符合預期。
利用電磁仿真，電氣工程師可以有效推進微波環行器的設計進程。
來源：COMSOL
微波武器的COMSOL Multiphysics仿真
利用COMSOL仿真，Ugitech公司的研究人員可以更加精確的調整安全線位置，如圖3所示。
圖3 結晶器中的金屬凝固之后才能進行絞線切割。
一文對比RF和微波仿真軟件ADS vs. AWR
AWR同樣支持非線性分析，主要專注于射頻和微波電路的非線性仿真。
針對高頻電路的特定需求，AWR在非線性分析方面提供了專門的工具和模型，如功率放大器模型和諧波平衡仿真。
3
電磁仿真分析
電磁仿真引擎：ADS內置了Momentum電磁仿真引擎，可以進行三維電磁場分析。它能夠對微帶線、傳輸線、微波元器件等進行高精度的電磁仿真。
元器件建模：ADS支持元器件級別的電磁建模，例如微帶線、耦合器、濾波器等。
電磁-電路聯合仿真：ADS具有電磁-電路聯合仿真能力，允許工程師在電磁仿真的基礎上進行電路仿真，以更好地分析整體系統性能。
電磁仿真引擎：AWR使用了AXIEM電磁仿真引擎，也是一種強大的三維電磁場仿真工具。它可以分析微帶線、傳輸線、高頻器件等的電磁行為。
射頻器件模型：AWR提供豐富的射頻器件模型，以便工程師可以在電磁仿真中準確建模射頻器件的特性。
布局優化：AWR強調布局優化，可以幫助工程師在電磁仿真的基礎上優化布局，以最大程度地提高電路性能。
4
軟件構架
模塊化設計：ADS采用了模塊化的設計方法，將不同的功能分解為各種模塊，例如線性仿真、非線性仿真、電磁仿真等。這種模塊化的設計使得用戶可以根據需要選擇特定的功能，從而減少了不必要的復雜性。
平行處理能力：ADS支持多核處理和分布式計算，能夠在多個處理器上同時運行仿真任務，提高仿真效率。
圖形用戶界面：ADS的界面較為直觀，易于學習和使用。它提供了直觀的工具欄、繪圖工具和分析選項，使用戶能夠方便地進行設計、仿真和分析。
集成設計環境：AWR提供了一個集成的設計環境，可以在同一個平臺上進行電路設計、版圖設計、電磁仿真等。
展開 基于comsol的腫瘤微波熱療法仿真分析 ￥2350
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p><img src="http://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202009/c092fec7e78a4c5092841656232ee028.gif" alt="腫瘤消融.gif"></p><p><br></p><p> 腫瘤熱療法通過對腫瘤組織局部加熱來治療癌癥，通常還配合進行化療或放療。對深 部腫瘤進行選擇性加熱而不破壞周圍組織這種方法存在以下幾方面挑戰： ? 對加熱功率和加熱空間分布的控制 ? 溫度傳感器的設計和安置 在可用的加熱技術中，射頻加熱和微波加熱引起了臨床研究人員的廣泛關注。微波凝 固療法是將細長的微波天線插入腫瘤的一種技術。微波對腫瘤加熱，產生凝固區，殺 死其中的癌細胞。
展開 湖南長沙招聘工業微波仿真工程師（急）
工作內容：利用HFSS、CST或COMSOL等軟件，對腔體進行微波、等離子體等仿真，為腔體設計提供依據；負責設備微波調試及設備優化工作。 要求：碩士以上學歷，具有扎實的電磁場與等離子體理論基礎；五年以上微波仿真工作經驗，熟悉工業微波工作原理，熟練掌握至少兩種仿真軟件（HFSS、CST、COMSOL軟件）能夠熟練利用仿真軟件對腔體進行微波仿真；優秀的分析能力、解決問題能力，具備開闊的思維能力與創新能力；溝通能力強，動手能力強，有良好的創新精神和團隊合作精神。 有意者可直接聯系18008464439
展開 伏圖高頻電磁場分析功能介紹及波導微波器件仿真APP開發
一、背景介紹
高頻電磁場仿真在電子工程領域有著至關重要的作用，廣泛應用于無線和有線通信、計算機、衛星、雷達、半導體和微波集成電路、航空航天等多個領域，從芯片封裝、毫米波電路、射頻電路設計驗證，到混合集成電路、PCB板、無源板級器件、RFIC/MMIC設計，再到天線設計，以及微波腔體、衰減器、微波轉接頭、波導濾波器等各類微波元器件的設計，都離不開高頻電磁場仿真工具。
二、伏圖高頻電磁場分析功能介紹
云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺伏圖（Simdroid）具備完備的高頻電磁場分析功能，支持多物理場耦合仿真，為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。
功能特點
1.靈活的四面體網格剖分
提供靈活的四面體網格剖分功能，包括單體剖分和整體剖分兩種模式，支持對局部區域進行加密剖分。
2.自適應網格加密
提供高效的自適應加密功能，進而獲得精確的計算結果。
3.ECAD導入功能
提供EDA風格的前處理環境，具備ECAD文件導入功能。
4.本征模分析
提供精確的本征模分析功能，支持查看諧振頻率、品質因素等結果。
5.輻射/散射分析
具有完備的散射/輻射分析功能，支持常見的端口設置和邊界設置。
6.三維輻射方向圖顯示
提供三維輻射方向圖顯示功能，直觀查看天線等輻射體的輻射性能。
7.多物理場耦合功能
提供多物理場耦合功能，能精確分析電磁-熱耦合問題。
三、波導微波器件仿真APP
作為仿真PaaS平臺，伏圖內置的APP開發器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經驗轉化為可復用的仿真APP。封裝好的仿真APP可通過工業仿真APP商店Simapps，實現云端部署與在線應用，為用戶提供在線仿真工具。
展開 移動的激光熱源加熱及熱形變仿真（COMSOL) ￥25
<p><strong> 激光加熱及激光焊接非常常見，，如何仿真激光焊接過程的熔深及路徑上的熱應變呢？本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經過兩塊金屬體接縫處的場景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動的高斯熱源加熱的場景。</strong></p><p> 本例使用激光功率500W，熱源移動速度10mm/s，焊接使用兩塊不銹鋼板。</p><p> 仿真主要流程就是：</p><p>1：定義激光熱源；</p><p>2：定義激光熱源行走路徑；</p><p>3：導入幾何</p><p>4：添加材料；</p><p>5：物理場設置，包含固體傳熱和固體力學；</p><p>6：網格劃分；</p><p>7：研究設置</p><p>8：后處理。結果可看熔深大小，焊接熱變形，激光行走過程等溫面分布等。
展開 使用多物理場仿真預測熱漂移，優化微波濾波器設計
微波濾波器有助于防止微波發射器的輸出中出現不需要的頻率成分。然而，如果微波系統發生了熱漂移，濾波器的高頻穩定性將變得很差。為了解決這個問題，并改進濾波器的設計，系統工程師需要預測熱膨脹導致的通帶頻率的變化。多物理場仿真能夠幫助工程師順利完成這項任務。
改進微波發射器的設計
當設計微波發射器時，系統工程師必須保證輸出中沒有不需要的頻率。常用的解決方案是在發射器天線和非線性功率放大器之間放置一個微波濾波器。通過使用一個或多個窄帶濾波器對輸出進行處理，工程師可以將放大器產生的諧波消除。
微波發射塔。圖片由 Tom Page 拍攝。已獲 CC BY-SA 2.0 授權，并通過 Flickr Creative Commons 共享。
這種方案自身也存在問題。當發射器暴露在高功率載荷下和嚴酷的環境中時（比如暴露在極熱的沙漠中的蜂窩基站），可能產生熱漂移。
在沙漠暴曬等嚴酷的環境中，微波發射器內會發生熱漂移。圖片已獲 CC BY 4.0 授權，并通過 ESO/C. Malin 共享。
結構的熱膨脹會擾亂微波系統中濾波器的頻率響應。因此，為了設計可靠的濾波器，我們不但要進行精確的電磁分析，而且還要研究溫度上升引起的結構變形。本文的示例表明，我們可以借助 COMSOL Multiphysics? 軟件的“RF 模塊”和“結構力學模塊”實現上述操作。
微波濾波器中的熱效應建模
我們首先觀察一下模型：銅盒內是一根直立的圓柱體，銅盒表面鍍了一層可降低損耗的銀薄膜。圓柱體和銅盒之間的電磁空腔是充滿空氣的密閉空間。現實中的濾波器常常包含多個級聯空腔，不過我們模型僅重點分析一個空腔。
展開 電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
01
案例背景
電磁爐是日常生活中常見的家用電器，它是利用電磁感應原理對食物進行加熱，電磁爐的托盤是陶瓷材料，交變電流在線圈中的產生磁場，電磁爐鍋底放到托盤上，鍋體底部切割磁力線產生渦流，從而使鍋體本身發熱，用來加熱食物。
本案例采用INTESIM-Multiphysics分析軟件，對電磁爐物體加熱模型進行電磁-熱耦合分析，首先建立渦流場分析，利用軟件的耦合模塊，模擬電磁生熱到熱場的物理量傳遞過程，查看整體的溫度分布，最終得到電磁爐渦流場生熱過程的溫度分布，及被加熱物體的溫升。
02
案例功能特點
案例所屬物理場：多物理場INTESIM-Multiphysics
案例功能：渦流分析、電磁-熱耦合、非匹配網格映射插值
分析類型：諧態分析、穩態分析
03
案例分析
網格模型
電磁爐有限元模型如圖1所示，電磁場網格與溫度場網格是兩套不同的網格，電磁場網格采用高階四面體單元，溫度場網格采用低階四面體單元，有限元模型如圖2所示。
展開 
設計仿真 | 齒輪感應加熱熱處理綜述
01
概述
OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換，從而在相變區域獲得更好的材料性能；但也會在齒輪內部引入各種殘余應力，從而改變其機械性能。
02
模型建模細節
Model modeling details
齒輪有18個齒，采用循環對稱只建立一個齒牙，再進行厚度方向對稱定義，然后進行有限元網格劃分。感應加熱階段，電磁線圈內定義150kHz頻率的1200A感應電流進行齒輪加熱，加熱時間2s，然后關閉感應線圈，進行淬火冷卻，冷卻時間7s內。
展開 電加熱冰融化過程仿真 ￥1000
本案例建立了一內部帶有冰的結構，并設計了電加熱裝置，模型如圖所示。基于COMSOL軟件的電-熱耦合模塊，模擬了結構在電流作用下的冰融化的過程，模擬結果如圖所示：
微波爐內物體旋轉加熱仿真 ￥800
<p>本案例基于COMSOL軟件模擬了微波爐內物體在旋轉盤上邊旋轉邊加熱的過程，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/f758a3e020c4430bb20dcf0c1f295ca1.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作！</p><p><br></p><p><br></p>
展開 紅外加熱爐冷卻通道設計及熱-流耦合仿真 ￥1000
紅外加熱爐是一種利用紅外輻射技術進行加熱的熱處理設備。它通過將電能轉化為紅外輻射能量，直接將熱能傳遞給物體，達到加熱的目的。紅外加熱爐的工作原理是基于物體對紅外輻射的吸收。紅外輻射能量可以被各種物體直接吸收并轉化為熱能，而無需通過傳導或對流來傳遞熱量。當物體暴露在紅外輻射源附近時，紅外輻射能量被物體吸收，使物體內部溫度升高。
本案例設計建立了一紅外加熱爐，并對模型進行了一定的簡化處理，基于COMSOL軟件的多物理場耦合相關模塊，仿真了爐內物體的加熱和冷卻過程。模型圖和仿真結果如下所示：
感興趣的朋友，歡迎交流合作！
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