微波炉加热效应仿真分析
微波炉电流热效应
微波炉电流热效应微波炉，这个在现代家庭里就像个魔法盒子一样的存在，可跟电流热效应有着千丝万缕的联系呢。
咱们都知道，电流在通过导体的时候会产生热量，这就好比一群小蚂蚁在搬运东西，跑来跑去忙个不停，就产生了热乎劲儿。
微波炉里也有这么个情况。
微波炉里面有个叫磁控管的东西，这磁控管啊，就像是一个超级指挥官，它指挥着电流。
电流在微波炉里的电路里穿梭，就像小火车在轨道上跑一样，这个过程中就会因为电流热效应产生热量。
不过这热量可没那么简单就散出去了，它有大用处呢。
微波炉加热食物的原理啊，和咱们平常在火上加热可不一样。
火加热是从外到里慢慢热起来，就像给一个大冷屋子慢慢送暖气似的。
微波炉呢，它利用电流热效应产生的微波。
这微波啊，就像是一群看不见的小精灵，它们欢快地钻进食物里。
这些小精灵可机灵了，它们让食物里的水分子兴奋起来，水分子就像被打了鸡血一样，快速地运动起来。
这水分子一运动啊，就产生热量了，这样食物就从里到外都热乎起来了，比火加热快得多呢。
我就有这么个经历。
有一次我着急吃个冷馒头，要是放在锅里蒸啊，得等好久。
我就把馒头放到微波炉里，没一会儿拿出来，嘿，馒头就热腾腾的了。
这就是电流热效应在微波炉里的神奇之处。
你要是把微波炉当成一个小工厂，那电流热效应就是这个小工厂的动力源泉，源源不断地制造着能加热食物的能量。
再说这微波炉的功率大小，功率大的时候，就像水龙头开得很大，电流呼呼地跑，产生的热量就多，加热食物就更快。
功率小呢，就像水龙头开得小，电流慢悠悠的，产生热量就少，加热时间就得长点儿。
这就跟咱们干活一样，人多力量大，电流大热量就多呗。
那在使用微波炉的时候，咱们也得注意一些事儿。
这微波炉毕竟是靠着电流热效应工作的，可不能随便乱塞东西进去加热。
比如说金属的东西，金属就像一个顽固的小怪兽，它会抵抗微波，不仅可能让食物加热不均匀，还可能损坏微波炉呢。
这就好比把一个调皮捣蛋的家伙放进一个有序的队伍里，肯定会搅乱整个局面。
圆柱形微波加热器加热效率及均匀性仿真分析
圆柱形微波加热器加热效率及均匀性仿真分析曹湘琪;姚斌;郑勤红;杨继孔;向泰;钟汝能【摘要】Proposed a new type curved surface inner cylinder of cylindrical microwave heating applicator. Based on the HFSS software,some laws for the optimization of cylindrical microwave heating applicator were derived by analyzing the simulation results.The applicators with curved surface and smooth inner cylinder were redesigned according to the laws and simulated.The simulating results show that curved surface inner cylinder can improve the uniformity of microwave and eliminate the blind area,the heating efficiencies are improved to 15.8%.%提出了一种内筒为曲面的新型圆柱形微波加热器。
利用电磁仿真软件HFSS实体建模，通过数值模拟仿真获得一系列反射功率最小、可用于微波反应腔加热效率及均匀性优化的理论依据；以此为基础，选取优化后的曲面内筒和光滑内筒两种圆柱形微波加热器进行模拟仿真。
结果表明新型曲面内筒相对光滑内筒能够提升均匀性，消除微波盲区，且加热效率提升最高可达15．8％。
【期刊名称】《包装与食品机械》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P29-31)【关键词】曲面内筒;光滑内筒;加热效率;加热均匀性【作者】曹湘琪;姚斌;郑勤红;杨继孔;向泰;钟汝能【作者单位】云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500;云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500;云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500;云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500;云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500;云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TS255.350 引言微波加热由于其加热速度快、有效利用能量、选择性加热等独特的优点［1］，在工业中被广泛运用。
不同腔体材料微波炉的多物理场仿真与研究
不同腔体材料微波炉的多物理场仿真与研究
5G信号的发展对微波炉的仿真有着重要的影响。
微波炉作为一种利用室温相对控制来控制物料微波热处理的设备，它可以同时处理微波反射、吸收和散射，并且可以根据用户
的要求进行个性化定制。
这也使得微波炉在工业和商业应用中得到越来越多的广泛使用。
基于微波热处理部分，探究不同材料的微波炉及其多物理场模拟器，是非常必要的。
此外，微波炉内部的多物理场模拟器可以有效模拟微波热处理过程。
在此基础上，可以根
据用户的要求，进一步设计和制作不同材料的微波炉，以实现更好的性能和可靠性。
微波热处理的机理，其实和5G信号的发展有着密切的关系，因为问题的核心就在于
如何利用5G信号来实现微波热处理的功能。
因此，实现不同腔体材料微波炉的多物理场
仿真，需要考虑到5G信号和信号发射系统的设计，以实现良好的仿真结果。
为了实现不同腔体材料微波炉的多物理场仿真，需要用到多种仿真技术，包括有限元
分析，电磁场计算，电磁和热物理耦合分析以及考虑细节的细分析等。
考虑到复杂的仿真
技术要求，专业的仿真软件和多物理场模拟仪器将极大的有助于此类仿真的完成。
总之，在研究不同腔体材料微波炉的多物理场仿真面前，涉及到复杂的技术挑战，但
正是这些技术挑战，使得更多的设备和应用程序越来越智能化，受益于5G信号的发展，
特别是在5G的路由应用方面，将促进微波炉仿真的更多发展，从而实现更多的性能优化。
电磁辐射的热效应实验
电磁辐射的热效应实验随着科技的进步和社会的发展，人们对电磁辐射的关注度越来越高。
电磁辐射是指电磁波在空间中传播的过程中所释放出的能量。
它存在于我们周围的各种电子设备中，如手机、电视、微波炉等。
虽然电磁辐射在现代生活中起到了许多重要的作用，但也引发了人们对其潜在的健康风险的担忧。
为了更好地了解电磁辐射对人体的影响，科学家们进行了一系列的热效应实验。
热效应实验是通过测量电磁辐射对物体产生的热量来研究其对人体的影响。
这些实验通常使用热传感器来测量电磁辐射产生的热量。
在实验中，热传感器被放置在电磁辐射源附近，然后记录下辐射源产生的热量。
通过对不同强度和频率的电磁辐射进行实验，科学家们可以评估其对人体的潜在危害。
在热效应实验中，科学家们还研究了电磁辐射对不同组织和器官的影响。
他们使用模型来模拟人体的组织和器官，然后将其暴露在电磁辐射下。
通过测量模型中各个部位的温度变化，科学家们可以了解电磁辐射对人体内部的影响。
这些实验对于制定电磁辐射安全标准和保护人体健康非常重要。
除了研究电磁辐射对人体的影响，科学家们还进行了一些有趣的实验来展示电磁辐射的热效应。
其中一个经典的实验是将一个金属物体放入微波炉中加热。
微波炉中产生的电磁波可以通过食物中的水分子来加热食物。
当金属物体放入微波炉中时，它会吸收微波并产生热量。
这个实验可以直观地展示电磁辐射的热效应。
此外，科学家们还进行了一些实验来研究电磁辐射对植物的影响。
他们将植物暴露在不同强度和频率的电磁辐射下，然后观察植物的生长和发育情况。
通过这些实验，科学家们发现电磁辐射可以影响植物的生长速度、花期和产量。
这些研究对于农业生产和环境保护具有重要意义。
尽管热效应实验可以提供一些关于电磁辐射对人体和植物的影响的线索，但它们并不能完全揭示电磁辐射的全部效应。
电磁辐射的研究是一个复杂而庞大的领域，还需要进一步的研究和实验来全面了解其对人体和环境的影响。
总之，电磁辐射的热效应实验是研究电磁辐射对人体和植物的影响的重要方法之一。
一种双圆柱腔微波加热系统的仿真研究
行 微波加 热 。矩形 腔 内的 电磁 场 分布 不 均 匀 ， 不得 不 将反应 罐放 置在 转 盘 上进 行 加 热 ， 这导 致 了微 波
短路活塞 、 耦 合铜 棒 和 调 配 螺 钉 ， 在 主要 工 作 频 带 内输 入 端 反 射 系 数 小 于 一 １ ０ ｄ Ｂ， 耦 合 进 两个 圆 柱 腔 内 的功 率 相 等 ， 两 个 圆 柱 腔 内场 分 布 大 致 相 同 。此 双 圆 柱 腔 微波 加热 系统 具 有 效 率 高 、 加热 均匀 等 特 点 ， 在 微 波 化 学 分 析 中具 有 较 好 的 应 用 前 景 。 关键词 ： 双 圆柱 腔 微 波 加 热 系统 ； 微 波化 学 分 析 ； 耦 合 棒
ＱＵＡＮ Ｗｅ ｉ ，ＬＩ Ａｏ Ｂ ｉ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｅａ ｓ ｔ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ １ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ｒ ｏｄ Ｓ
摘 要： 本 文提 出并 设 计 了一 种 工 作 频 率 为 ２ ． ４ ５ ＧＨｚ 的 双 圆 柱 腔 微 波 加 热 系统 。该 加 热 系 统 是 在 矩 形 波 导 宽 边 中央 开 孔， 用 两 支 铜 棒将 矩形 波导 中传 输 的微 波 耦 合 到 双 圆柱 腔 内 并 对 圆 柱 腔 内 的 化 学 反 应 罐 进 行 加 热 。仿 真 研 究 表 明 ， 通 过 调 节
微波炉加热过程中均匀性研究
微波炉加热过程中均匀性研究
微波炉在现代家庭中被大量使用，他们几乎是家庭加热食物和消毒的唯一选择。
微波炉的热量传递效率，加热的均匀性以及食品质量是对微波烹饪过程的严格检测。
在这项研究中，将运用微波炉加热技术来研究不同孔径和波束条件下加热均匀性。
本实验模拟使用微波炉加热，采用微波系统仿真，并采用温度热敏压片来测量微波炉内加热均匀性。
被测材料的表面均匀性很重要，模拟采用半导体芯片作为微波加热材料，实验中采用轻松5800系统，5 cm × 5 cm 颗粒物，微波波束模型为点阵条件。
根据实验结果表明，在采用微波炉加热过程中，在不同孔径和波束条件下，加热过程的均
匀性也有所不同。
在这种波束加热条件下，加热均匀性会较差，因为微波仅能在某一位置
被加热，难以将热量扩散到更大范围。
在孔径为1mm的情况下，加热均匀性比其它条件
的情况要低。
但是当孔径增加到3mm时，加热均匀性有明显提高。
因此，从实验结果来看，当采用微波炉加热过程中，孔径越大，加热均匀性越好。
在加热过程中，波束对加热均匀性的影响较大，如果采用较大的孔径和较宽的波束，可以取得更好的加热均匀性。
因此，当使用微波烹饪时，有必要注意微波波束和孔径的大小，以期取
得更好的加热均匀性。
微波炉仿真设计报告
功能模块
计时器
供电系统
加热系统
显示器
执行过程
Set Time Close Light(green) Open Door Light Lock Time ，Temp Set Model Print(message) Het(red)
思考：
优点： •就自身而言，为了不局限思维，采用弹窗式的设计。 •就用户而言，针对的是老年人以及学生使用，界面简单，比较人性化，比如 配有三色指示灯，而且“顺序性”操作简明易懂，亲近大众。 •就生产厂家而言，去除数字按键的区域，简化控制面板，节省空间。【未来 微波炉的发展方向，即微波炉界面不再是包括了数字按键和功能按键的布局， 采用触屏合的方式（如同打印机，智能机）】。 缺点： • 由于触屏电路的一些特点，将是否存在加热过程，是否会出现外界物理特 性到时电路元器件的误差，出现死机的现象，导致加热过程无法停止，缺乏 相应的预警机制。
谢谢大家
微波炉仿真
设计报告
网络1003 张建文
需求分析
用户需求：
在微波炉工作状态下，利用微波炉对食物进行设置时间和火力模式进行加 热；
系统需求： 系统启动的情况下可以加热； 可以设定加热时间； 可以选择火力的大小； 显示执行过程（时间和火力）； 加热过程中，不能开门； 加热结束，（指示灯）进行提示；
微波加热金属导体的仿真研究
3. 条件假设与边界条件
为了简化仿真模型，作出以下假设：
假设 1，铜电极在微波加热过程中无热膨胀也不发生相变。
假设 2，铜电极无热辐射，和周围空气也无热对流，故施加热绝缘边界条件。
假设 3，金属波导及谐振腔边界被视为完美电导体，仅全反射电磁波。
根据假设 1、2、3，相应边界条件分别为：
( ) 1) = εth α T − Tref
关键词
COMSOL，铜电极，微波加热，表面粗糙度，温度场
Simulation Study on Microwave Heating of Metallic Conductor
Shaorong Liang, Dajian Cai, Haobin Chen, Yanyi Sun, Jianhui Lin* School of Material and Food, University of Electronic Science and Technology of China, Zhongshan Institute, Zhongshan Guangdong
Satoshi Horikoshi，Nick Serpone 等人[4]提出一套利用微波加热金属电极(Electrode)产生等离子体的反 应装置，如图 1 所示。在该装置中微波发生器(MW generator)产生微波，波导管(Waveguide)将微波导入 腔体，微波在腔体中连续发射，最终部分微波在电极表面产生感应电流引发焦耳热，电极顶端产生 2000℃ 以上的高温从而激发等离子体产生。
(2.1)
其中 εth 为热应变， Tref 为参考温度 20℃， α 为热膨胀系数(1/K)，且令 α 为 0。
2) −n ⋅ q =0
(2.2)
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v1.0 可编辑可修改学生研究性学习与创新性实验项目结题报告项目名称：微波炉加热效应仿真分析项目负责人：温令云指导教师: 宗卫华项目组其他成员：张伟，张人婕，曲婧，杜哲起止年月： 2009 年 9 月至 2010 年 9 月责任学院：自动化工程学院填写日期：2010年 10 月 15 日填表说明一、填写结题报告书前，请先征求指导教师意见。
报告书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。
表达明确、严谨，一律要求用打印稿件。
二、要求在本报告后，必须附带经指导教师审阅、签字的详细研究资料与结果（论文、实验报告等）材料。
对不能以书面形式展示的成果要有图像或软件、视频等材料，并成果实物应交学院存档。
三、如表格不够，可以另加附页。
基本情况研究工作总结简介（根据窗口内容，可自行加页）附件：青岛大学学生研究性学习与创新性实验项目结题报告项目名称微波炉加热效应仿真分析项目主持人温令云项目组其他成员张伟，张人婕，曲婧，杜哲指导教师宗卫华责任学院自动化工程学院起止年月： 2009 年 9 月至 2010 年 9 月微波加热原理是由于微波的辐射引起食物内部有机分子高速摆动和剧烈的相互摩擦，产生热量使食物在很短的时间内被热熟。
本课题主要是对微波炉加热效应的仿真，应用软件来实现，即在通用的微型计算机上用Ansoft软件实现。
首先是运用Ansoft软件建立模型，然后对空的微波炉仿真，基于此，再仿真带有金属材料的容器放在微波炉中，得出数据，进行计算和分析。
第1部分微波加热的仿真微波炉空腔的仿真图1 微波炉结构示意图图1为微波炉结构示意图，其中Cavity（炉腔）是一个长方体，利用AnsoftHFSS软件仿真时，可以简化成一个长方体，其尺寸为：长340mm、宽330mm、高230mm，在仿真时可以用一个长的立方体box作为模型。
图中Coupling window （耦合炉门）采用抗流密封装置，使得微波炉在炉门关闭的时候，微波不能从微波炉内窜出来，因此，相对于微波来说，微波炉是密闭的。
因此在仿真时微波炉炉壁的六个面中，除了馈微波源的面，其余五个面都是用理想导体来模拟，这五个面设置为Perfect conductor（理想导体）。
而图中waveguide（波导）是将传输微波能量从微波源传输到炉内，这个源可以简化成在炉壁上画一块矩形片，即在仿真时，先在二维界面画一个Rectangle，然后设置为Wave port，此时它相当于一个输入电磁波的口。
用作源的Rectangle要从炉壁中剪切下来，因为这个源是用作端口，并将其复制，最后粘贴上。
建立仿真模型1.创建新的工程运行Ansoft HFSS ，点击菜单栏中的Project 新建一个工程取名为Microwave oven，如图2。
图2创建工程2.选择求解类型选择菜单栏中的HFSS→Solution Type，然后选择Driven Modal，如图3，单击OK。
图3 选择求解类型3.选择模型单位选择菜单栏中的3D Modeler→Units，然后选择mm，如图4，单击OK。
图4 设置单位4.创建微波炉炉腔模型（1）经过测量和计算，确定微波炉炉腔模型的起始值和尺寸，如表。
表微波炉炉腔尺寸oven x y zBase vertex-170mm-165mm0Size340mm330mm230mm（2）选择菜单栏中的draw→box，此时起始坐标输入栏出现在页面右下角，输入坐标，如图5。
按回车键后在窗口的右下角出现尺寸输入栏，根据微波炉的起始值输入数据如图6，再按回车键绘图界面出现所绘制的长方体并弹出一个窗口，如图7。
图5 输入起始坐标图6 输入尺寸图7 长方体命令窗口同时，还可以用鼠标在绘图界面直接按照微波炉的尺寸确立三个点，来确定这个长方体，其中，第一个点定义矩形的起始点，第二个点确定矩形的长和宽，第三个点确定长方体的高度。
（3）选择窗口中的Attribute,更改性质。
在Name行更改名字为oven，Material行选择材料为vacuum，Color行选择颜色为蓝色，Transparent行选择透明度为0，如图8，单击确定。
图8 长方体性质窗口（4）此时，由于画出的长方体尺寸太大，页面不能够显示出整个长方体。
为使整个长方体显示出来，选择菜单栏中的View→Fit all→All views。
5.创建微波炉炉门模型（1）经过测量和计算，确定微波炉炉门模型的起始值和尺寸，如表。
表微波炉炉门尺寸OvenWall x y zStart point170-165230Size无330-230（2）选择菜单栏中的D raw→Rectangle，此时起始坐标输入栏出现在页面右下角，输入坐标。
按回车键后在窗口的右下角出现尺寸输入栏，根据微波炉炉门的起始值输入数据，在按回车键绘图界面出现所绘制的长方体并弹出一个窗口，如图9。
图9 OvenWall命令窗口同时，还可以选择菜单栏中的3D Modeler→Grid Plane，然后选择YZ，再用鼠标在绘图界面直接按照微波炉炉门的尺寸确立两个点，来确定这个长方体，其中，第一个点定义矩形的起始点，第二个点确定矩形的长和宽。
（3）选择窗口中的Attribute,更改性质。
在Name行更改名字为OvenWall，Color行选择颜色为蓝色，Transparent行选择透明度为0，如图10，单击确定。
图10 OvenWall性质窗口6.创建微波源模型（1）经过测量和计算，确定微波源模型的起始值和尺寸，如表。
表微波源尺寸Waveportl x y zStart point170-8075Size无8080（2）选择菜单栏中的D raw→Rectangle，此时起始坐标输入栏出现在页面右下角，输入坐标。
按回车键后在窗口的右下角出现尺寸输入栏，根据微波炉炉门的起始值输入数据，在按回车键绘图界面出现所绘制的长方体并弹出一个窗口，如图11。
图11 Waveport命令窗口同时，还可以选择菜单栏中的3D Modeler→Grid Plane，然后选择YZ，再用鼠标在绘图界面直接按照微波炉炉门的尺寸确立两个点，来确定这个长方体，其中，第一个点定义矩形的起始点，第二个点确定矩形的长和宽。
（3）选择窗口中的Attribute,更改性质。
在Name行更改名字为Waveport，Color行选择颜色为绿色，Transparent行选择透明度为0，如图12，单击确定。
图12 Waveport 性质窗口7.剪切出微波源入口，设置激励源同时选中OvenWall面和Waveport面，选择菜单栏中的3D Modeler→Boolean→Subtract objects，出现对话框，移动对话框里的内容，是Blank Parts下的内容为OvenWall，Tool Parts下的内容为Waveport，并且备份Waveport，如图13，单击OK。
图13 剪切窗口8.设置边界条件及激励选择菜单栏中的Edit→Select→Faces，选中Oven中除OvenWall所在面的其余五个面，选择菜单栏中的HFSS→Boundaries→Assign→Perfect E，出现对话框，重命名为PerfE1_wall，如图14，单击OK。
选中OvenWall，单击菜单栏中的HFSS→Boundaries→Assign→Perfect E，出现对话框，重命名为PerfE1_wall1，单击ＯＫ。
选中Waveport，单击菜单栏中的HFSS→Excitations→Assign→Wave Port，出现对话框，重命名为Waveport1，单击OK。
图14 边界设置窗口9.设置求解频率及扫描选择菜单栏中的HFSS→Analysis Setup→Add Solution Setup，出现对话框，重命名（Setup Name）为fq2p4，求解频率（Solution）为，Maximum Number of Passes设为15，Maximum Delta S设为，如图15，单击确定。
图15 求解频率及扫描操作设置窗口10.检查当前工程的有效性级求解当前工程选择菜单栏中的HFSS→Validation Check，或点击按钮，出现对话框如图16，单击Close。
然后选择菜单栏中的HFSS→Analyze All，或点击按钮，进行仿真。
图16 运行检测结果仿真结果分析选择菜单栏中的HFSS→Fields→Fields→E→Mag_E，出现对话框，Quantity 处选择Mag_E，In Volume处选择All，如图17，单击Done，结果如图18。
图17 绘制立体图窗口图18 微波炉内部电场强度分布图微波炉加热水的仿真建立仿真模型1.创建新的工程运行Ansoft HFSS ，HFSS软件自动生成工程project1和HFSS设计HFSSDesign1，然后将project1重命名为OvenWater。
2.选择求解类型：选择菜单栏中的HFSS→Solution Type，然后选择Driven Modal，单击OK。
3.选择模型单位选择菜单栏中的3D Modeler→Units，然后选择mm，单击OK。
4.创建微波炉炉腔模型选择菜单栏中的draw→box，此时起始坐标输入栏出现在页面右下角，按照表输入坐标，按回车键后在窗口的右下角出现尺寸输入栏，根据微波炉的起始值输入数据，按回车键绘图界面出现所绘制的长方体并弹出一个窗口。
选择窗口中的Attribute,更改性质。
在Name行更改名字为oven，Material 行选择材料为Not Assigned，Color行选择颜色为蓝色，Transparent行选择透明度为，单击确定。
此时，由于画出的长方体尺寸太大，页面不能够显示出整个长方体。
为使整个长方体显示出来，选择菜单栏中的View →Fit all →All views 。
5.创建水杯模型（1）水柱体的中心值和尺寸，如表。
表 水柱体尺寸（2）选择菜单栏中的D raw→Cylinder ，此时中心坐标输入栏出现在页面右下角，输入坐标。
按回车键后在窗口的右下角出现尺寸输入栏，根据水柱体的起始值输入数据，再按回车键绘图界面出现所绘制的圆柱体并弹出一个窗口，如图19。
图19 圆柱体命令窗口（3）选择窗口中的Attribute,更改性质。
在Name 行更改名字为Water ，Material 行为Not Assigned ，Color 行选择颜色为浅绿，Transparent 行选择透明度为0，如图20，单击确定。
Water x y z Certer Position 010mmSize35mm 无 100mm图20 圆柱体性质窗口6.创建微波炉炉门模型选择菜单栏中的draw→Rectangle，此时起始坐标输入栏出现在页面右下角，根据表输入坐标。