微波窑的电磁-热多物理场耦合分析与设计优化 查维特·萨马卡恩（Chawit Samakkarn）， 皮亚旺·普帕尼亚（Piyawong Poopanya）和 贾图蓬·通斯里（Jatuporn Thongsri）

《Applied Sciences》：Coupled Electromagnetic-Thermal Multiphysics Analysis and Design Optimization of a Microwave Kiln Chawit Samakkarn, Piyawong Poopanya and Jatuporn Thongsri

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摘要

本研究对用于玻璃铸造过程的微波窑进行了多物理场分析，重点研究了电磁加热与热响应之间的耦合效应。 该微波窑采用碳化硅（SiC）材料制成，在一台家用800瓦、2450兆赫兹的微波炉中进行了无旋转条件下的实验测试，测试时间为5分钟。测试过程中使用热电偶在关键位置监测温度，并通过热成像技术进行了验证。计算框架结合了ANSYS（2021R1）高频结构仿真器（HFSS）来预测电磁场和热量生成情况，并使用瞬态热分析（TTA）来模拟温度随时间的变化。验证结果表明，模拟结果与实验结果在最终温度上吻合良好，误差大多低于4%，这证明了该模型的可靠性。参数研究表明，较薄的碳化硅隔热层（厚度为1.5–2.0毫米） migliors 热量生成和温度均匀性，而过厚的隔热层则会降低加热效率。优化后的设计使得在800瓦功率下的温度提高了2.58％；在特定操作条件下，温度提升幅度甚至达到了38.44％。这些发现表明，所提出的多物理场方法可为小型玻璃铸造系统及可持续回收玻璃生产技术的未来发展提供支持。因此，本研究为实现可持续发展目标（SDGs）奠定了基础。

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