本文提出了一種計(jì)算電磁脈沖加熱Debye媒質(zhì)的快速算法。從麥克斯韋方程組和Debye方程出發(fā)，重新定義了Debye媒質(zhì)中的瞬態(tài)耗散功率。該定義能有效避免傳統(tǒng)定義中瞬態(tài)耗散功率為負(fù)的情況。通過時(shí)間尺度變換，把電磁場的計(jì)算和熱場的計(jì)算統(tǒng)一到同一時(shí)間尺度下，這樣就可以節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間。另外，研究了長時(shí)間脈沖加熱的效率和均勻性。結(jié)果表明，在同樣的重復(fù)頻率下，脈沖加熱的效率與均勻性均低于連續(xù)微波。

　　近幾十年來，微波能作為一種清潔、高效的新能源已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶。微波加熱因?yàn)槠浼訜嵝�率高、體加熱等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于干燥、食品和冶金等領(lǐng)域。但微波加熱的均勻性一直限制了微波加熱的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。另一方面，由于周期脈沖具有豐富的頻譜，如果采用周期脈沖加熱，那么其加熱的效率與均勻性將是一個(gè)有趣的問題。另外，在自然界中，許多物質(zhì)都是Debye色散媒質(zhì)，例如水和生物組織等。因此，研究電磁脈沖加熱Debye媒質(zhì)的過程具有特別重要的意義。然而，關(guān)于電磁脈沖加熱Debye媒質(zhì)方面的研究卻很少。

　　研究電磁脈沖加熱Debye媒質(zhì)的過程，存在兩個(gè)難題：定義Debye媒質(zhì)中的瞬態(tài)耗散功率;處理長的熱傳過程和快速變化的電磁脈沖的不同時(shí)間尺度。為了解決第一個(gè)難題，O.P.Gandhi以及Francois　Torres等給出了一般色散媒質(zhì)中的耗散功率公式。但是，他們的公式將會(huì)導(dǎo)致負(fù)的耗散功率，明顯地，這違背了基本的物理定律。第二個(gè)難題是熱傳導(dǎo)過程往往持續(xù)時(shí)間長，而電磁脈沖的變化很快。為了準(zhǔn)確地計(jì)算電磁場，必須需要嚴(yán)格的時(shí)間迭代步，這將極大的耗費(fèi)計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間。

　　因此，針對(duì)以上難題，本文提出了一種計(jì)算電磁脈沖加熱Debye媒質(zhì)的快速算法。首先，重新從麥克斯韋方程和Debye方程出發(fā)，重新定義了Debye媒質(zhì)中的瞬態(tài)耗散功率。該定義可以有效地避免能量耗散為負(fù)的情況。其次，基于時(shí)間尺度變換，提出了一種快速算法。該算法將電磁場和熱場統(tǒng)一到了同一時(shí)間尺度，這樣就可以極大地節(jié)省計(jì)算資源。同時(shí)，給出了該算法的誤差公式，該公式表明：計(jì)算誤差與脈沖的占空比存在很大的關(guān)系。最后，對(duì)長時(shí)間的脈沖加熱進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：在同樣的重復(fù)頻率下，脈沖加熱的效率與均勻性均低于連續(xù)微波。

　　結(jié)論

　　本文提出一種電磁脈沖加熱Debye媒質(zhì)的快速計(jì)算方法。從麥克斯韋方程和Debye方程出發(fā)，重新定義了Debye媒質(zhì)中的瞬態(tài)耗散功率。該定義可以有效地避免能量耗散為負(fù)的情況。其次，通過時(shí)間尺度變換，提出了一種快速算法。該算法將電磁場和熱場統(tǒng)一到了同一時(shí)間尺度，這樣就可以極大地節(jié)省計(jì)算資源。同時(shí)，給出了該算法的誤差公式，該公式表明：計(jì)算誤差與脈沖的占空比存在很大的關(guān)系。最后，對(duì)長時(shí)間的脈沖加熱進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：在同樣的重復(fù)頻率下，脈沖加熱的效率與均勻性均低于連續(xù)微波。