Процессы обработки различных сред электромагнитным полем высоких и сверхвысоких частот нашли широкое применение в промышленности, в медицине, в быту и в сельском хозяйстве. Это диэлектрический нагрев продуктов, СВЧ сушка продукта, технологическая обработка семян и зерна с целью стимуляции их роста, дезинфекции, дезинсекции и др.
Однако для повышения эффективности реализации технологий с применением энергии электромагнитных полей высоких и сверхвысоких частот приходится решать ряд важных научных задач, среди которых, в первую очередь, следует выделить: согласование источника электромагнитных волн с полезной нагрузкой (объектом обработки); концентрация напряженности электрического поля в объеме материала; прогнозирование и управление процессом диэлектрического нагрева.
При взаимодействии электромагнитного поля с полупроводящей и диэлектрической средой происходит поглощение энергии электромагнитного поля с выделением теплоты. При этом величина электромагнитной мощности, поглощаемой в единице объема вещества, зависит от частоты поля, модуля напряженности электрического поля, диэлектрической проницаемости среды и фактора потерь среды. Эта электромагнитная мощность и определяет кинетику диэлектрического нагрева среды. Кроме того, важными являются параметры модуляции падающей электромагнитной волны.
Для электромагнитной обработки зерна и семян используются различные технологические приемы, способы и устройства. Кроме того, большинство сельскохозяйственных продуктов и объектов, включая зерно и семена растений, представляют собой слоистые структуры. Поэтому предметом научного направления является разработка теории и математических методов анализа, связанных с решением уравнений электромагнитного поля для расчета напряженности электрического поля при распространении электромагнитной волны в слоистой среде, а также решение общего уравнения теплопроводности Фурье для слоистых структур.
Разработанная теория и математические методы анализа процессов обработки семян электромагнитным полем высоких и сверхвысоких частот включают: различные решения уравнений электромагнитного поля в плоскослоистых и слоистых сферических (шаровых) структурах при их взаимодействии с падающей плоской электромагнитной волной, используемые для расчета напряженности электрического поля; решения одномерной задачи общего уравнения теплопроводности Фурье при граничных условиях третьего рода на внешней поверхности объекта и граничных условиях сопряжения четвертого рода на границах раздела слоев для плоскослоистых, цилиндрических и сферических (шаровых) структур. Получены также решения одномерной задачи уравнения диффузии при граничных условиях третьего рода на внешней поверхности объекта и граничных условиях сопряжения четвертого рода на границах раздела слоев для плоскослоистых, цилиндрических и шаровых структур.
Первые результаты и публикации исследований по научному направлению относятся к раннему периоду (1987-1995 гг.). Наиболее полное отражение результатов приведено в публикациях более позднего периода (2013-2021 гг.). Практическое подтверждение теории нашло отражение в диссертациях «СВЧ дезинсекция семян бобовых» (1990 г.) и «Обработка семян электромагнитным полем» (1994 г.), а также в экспериментальных исследованиях более позднего периода (2013-2021 гг.). Применение теории и математических методов анализа процессов обработки семян электромагнитным полем высоких и сверхвысоких частот позволило разработать способы и устройства для электромагнитной обработки семян и зерна, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами и патентами на изобретения (1989-2021 гг.). Решения общего уравнения теплопроводности Фурье в слоистых структурах оказались полезными при разработке методик расчета и прогнозирования температурных режимов в биогазовых реакторах (2016-2021 гг.).
1. Вендин С.В. Теория и математические методы анализа электродинамики процессов СВЧ обработки семян / С.В. Вендин.- Москва; Белгород: ООО «Центральный коллектор библиотек «БИБКОМ». 2015. 137 с. ISBN 978-5-905563-38-6.
2. Vendin S. On the solution of problems transient heat conduction in layered media / International Journal of Environmental and Science Education.2016. Т. 11. № 18.р. 12253-12258.
3. Вендин С.В. Теория и математические методы анализа тепловых процессов при СВЧ обработке семян / С.В. Вендин.- Москва; Белгород: ООО «Центральный коллектор библиотек «БИБКОМ». 2016. 143 с. ISBN 978-5-905563-56-0.