CN110459451A - 一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法 - Google Patents

一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法 Download PDF

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张益�
杨阳
朱铧丞
吴丽
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Abstract

本发明涉及一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法，包括磁控管、阳极片和水流通路，所述磁控管的内部设置有阳极片，所述阳极片的内部开设有水流通路。该大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法在磁控管体的每个阳极叶片内部构建一种共型结构的水流通路，极大地增加了水流路径与磁控管体内部结构的接触面积，使水流能够更加接近腔体内的各种不规则结构外围。热控效果相比之前的水冷效果增加显著，并通过模型来设计出最优的散热效果的水流通路的形状，实现高效率的散热，进而提高大功率磁控管的输出功率和寿命。

Description

一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法
技术领域
本发明涉及大功率磁控管技术领域，具体为一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法。
背景技术
磁控管微波源因其具有价格低、效率高、输出功率高、体积小、重量轻等优势已经广泛应用于化工、冶金、食品、干燥等领域。然而，当磁控管在正常工作时会产生大量的热能，造成微波源温度升高，若没有采取有效的降温手段，高温将对磁控管微波源内部金属腔体、灯丝等结构造成破坏，极大地影响了磁控管微波源的使用寿命。
传统的解决方法是外部风冷和磁控管水冷，风冷磁控管，通过在磁控管体表面添加散热片，然后使用高转速风扇对散热片进行风冷散热，此散热方式通常使用在输出功率较低的磁控管上，水冷方式通过在阳极外面加水冷套的方式，实现对磁控管温度的控制，然而，由于磁控管阳极并非简单的圆桶形结构，在磁控管的腔体内部存在向腔体内凸出的叶片结构，而传统的阳极水冷方式不能实现对腔体内叶片的良好散热，导致磁控管微波源的输出功率和寿命仍然受到严重影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法，以解决上述背景技术中提出的现有磁控管微波源不能实现对腔体内叶片的良好散热，导致磁控管微波源的输出功率和寿命受到严重影响的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法，包括磁控管、阳极片和水流通路，所述磁控管的内部设置有阳极片，所述阳极片的内部开设有水流通路。
优选的，所述磁控管内部的每个阳极片上均设置有水流通路，且水流通路之间互通。
一种大功率磁控管微波源共型阳极热控设计方法，所述设计方法包括以下步骤：
S10：在多物理场仿真软件中建立磁控管阳极共型水路的参数化模型；
S20：阳极共形水路模型进行通水，对其散热效果进行仿真；
S30：对参数化模型的各个参数进行优化；
S40：根据多物理现场仿真的温度分布结果，选定合适的共形水路形状。
优选的，所述步骤S10中水流通路的形状为“U”型，但不仅限于“U”型，也可为其它形状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法在磁控管体的每个阳极叶片内部构建一种共型结构的水流通路，极大地增加了水流路径与磁控管体内部结构的接触面积，使水流能够更加接近腔体内的各种不规则结构外围。热控效果相比之前的水冷效果增加显著，并通过模型来设计出最优的散热效果的水流通路的形状，实现高效率的散热，进而提高大功率磁控管的输出功率和寿命。
附图说明
图1为本发明一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法的结构示意图；
图2为本发明一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法的模型结构示意图；
图3为本发明一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法的步骤框图示意图；
图4为本发明一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构及设计方法的热控效果示意图。
图中：1、磁控管，2、阳极片，3、水流通路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构，包括磁控管1、阳极片2和水流通路3，所述磁控管1的内部设置有阳极片2，所述阳极片2的内部开设有水流通路3。
进一步的，所述磁控管1内部的每个阳极片2上均设置有水流通路3，且水流通路3之间互通。
参阅图2-3，一种大功率磁控管微波源共型阳极热控设计方法，所述设计方法包括以下步骤：
S10：在多物理场仿真软件中建立磁控管阳极共型水路的参数化模型；
S20：阳极共形水路模型进行通水，对其散热效果进行仿真；
S30：对参数化模型的各个参数进行优化：
S40：根据多物理现场仿真的温度分布结果，选定合适的共形水路形状。
进一步的，所述步骤S10中水流通路的形状为“U”型，但不仅限于“U”型，也可为其它形状。
参阅图4，一种大功率磁控管微波源共型阳极热控设计方法，物理场仿真后的温度分布结果，可以看到这种阳极共形水流通路实现了对整个阳极叶片的散热，阳极叶片上大部分区域的温度均低于50℃，且阳极叶片温度分布均匀，水流通路包括但不限于U型水流通路，通过结合热传导过程、流体力学等物理过程的多物理场仿真方式设计阳极共形水流通路的方法，通过该方法，有利于针对不同的阳极叶片尺寸，设计出不同的水流通路，实现高效率的散热，进而提高大功率磁控管的输出功率和寿命。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构，包括磁控管(1)、阳极片(2)和水流通路(3)，其特征在于：所述磁控管(1)的内部设置有阳极片(2)，所述阳极片(2)的内部开设有水流通路(3)。
2.根据权利要求1所述的一种大功率磁控管微波源共型阳极热控结构，其特征在于：所述磁控管(1)内部的每个阳极片(2)上均设置有水流通路(3)，且水流通路(3)之间互通。
3.一种大功率磁控管微波源共型阳极热控设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
S10：在多物理场仿真软件中建立磁控管阳极共型水路的参数化模型；
S20：阳极共形水路模型进行通水，对其散热效果进行仿真；
S30：对参数化模型的各个参数进行优化；
S40：根据多物理现场仿真的温度分布结果，选定合适的共形水路形状。
4.根据权利要求3所述的一种大功率磁控管微波源共型阳极热控及设计方法，其特征在于：所述步骤S10中水流通路的形状为“U”型，但不仅限于“U”型，也可为其它形状。
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