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。