【摘 要】
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微波加热具有瞬时、可控、高效等优点,已被广泛应用于食品、工业、环境工程和医学等方面。但微波加热存在加热效率低、加热均匀性差等问题,这些问题成为制约微波加热发展的瓶颈。加热不均匀会出现热点、热失控等现象,而加热效率低不仅会浪费能源,而且还会导致反应腔内过多的微波能量返回到馈口位置,有可能烧坏磁控管或其他微波源设备,因此,提高微波能量的利用效率和改善微波加热均匀性一直是专家学者们研究的热点和难点。微波
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微波加热具有瞬时、可控、高效等优点,已被广泛应用于食品、工业、环境工程和医学等方面。但微波加热存在加热效率低、加热均匀性差等问题,这些问题成为制约微波加热发展的瓶颈。加热不均匀会出现热点、热失控等现象,而加热效率低不仅会浪费能源,而且还会导致反应腔内过多的微波能量返回到馈口位置,有可能烧坏磁控管或其他微波源设备,因此,提高微波能量的利用效率和改善微波加热均匀性一直是专家学者们研究的热点和难点。微波反应腔是微波加热系统的关键设备,其性能对提升微波加热的效率、均匀性等具有重要意义。本文在综述分析微波加热理论、光子晶体理论、介质介电特性理论等相关理论及应用的基础上,设计并开展光子晶体微波反应腔加热效率与加热均匀性的研究,主要工作如下:（1）基于光子晶体对电磁波具有的布拉格散射特性,把微波波段的光子晶体引入到传统的圆柱形和矩形微波反应腔中,提出了新型光子晶体微波反应腔的概念。（2）设计了一款新型圆柱形光子晶体微波反应腔,在单馈口和双馈口的情况下利用HFSS软件仿真研究了光子晶体结构参数、缺陷位置和数量对反应腔加热效率和加热均匀性的影响。（3）提出在常规矩形微波反应腔内壁周围放置梯形排布光子晶体结构,利用COMSOL Multiphysics软件仿真分析了负载形状为长方形和圆柱形时,光子晶体结构参数和缺陷位置对矩形微波反应腔加热效率和加热均匀性的影响。（4）设计了两款具有可偏心旋转铜柱体的可控光子晶体微波反应腔,在加热过程中可以实时改变铜柱体的位置,实现了铜柱排列时间上的周期性和光子晶体微波反应腔的动态可控加热。
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