生物电磁效应的研究为电磁辐射的生物效应的利用及防护提供更多的科学依据,同时也为医学诊治提供新的方法和手段。现有电磁与生物体作用的理论主要集中在研究一定频率和功率电磁波与生物体耦合效应方面,但在电磁波与生物体作用时生物体内部吸收的电磁波能量分布方面并没有详细研究。由于电磁波具有干涉衍射现象,导致生物体内各部位接受的辐射能量并不均匀。电磁波辐射能量分布对生物热效应影响很大,例如微波治疗肿瘤时,需将微波定向耦合到肿瘤处,正常组织则要求尽量降低吸收微波辐射能量,因此研究电磁波辐射能量在生物体内的分布规律非常有意义。本文以微波电磁场与杨木(Populus spp.)和镰形木荚苏木(E.falcata)两种原木相互作用为例,主要研究电磁波与生物体的耦合规律及其热效应。本文阐述了电磁波与生物体相互作用理论基础,其中包括微波与生物体作用的物理机理、微波的传输通道波导和耦合腔体谐振腔,并在此基础上创建各种谐振腔腔型的理论模型,引入有限元分析方法对耦合模型进行数值计算分析。分别研究了圆柱形谐振腔、正馈入矩形谐振腔、斜馈入矩形谐振腔和谐振腔尺寸对原木内温度分布均匀性和微波能量利用效率的影响,得出微波与原木的耦合规律。最后用实验验证模拟结果原木内温度分布的正确性。本文的重要结论总结如下：1.木材与微波耦合谐振腔设计。通常馈入口较多、谐振腔体积较大有利于提高木材内温度分布均匀性,但具体馈入口数和谐振腔体积还需具体分析；谐振腔尺寸与能量利用率有关,对于一定尺寸木材,存在最佳谐振腔尺寸范围：一般来说三口馈入微波木材耦合效果较其他馈入方式好,要注意微波波长与谐振腔的匹配。2.实验规律总结。微波与木材耦合时,三口馈入中心区域为各馈入微波的干涉加强区域,能量集中,中心区域比边缘区域升温快,这种温度分布有利于原木干燥且温度分布较为均匀,,在馈入相同能量的条件下,过高的功率反而导致干燥效率降低,大功率在一定程度上会造成大损耗,不利于木材对微波能量的充分吸收。3.实验验证模拟结果。实验与模拟温度分布整体上是相符的,只是个别点有较大差别,这些差别的原因很可能是木材内部局部电学和热学性质的变化。实验验证了模拟的正确性,可以用模拟仿真的方法研究和设计微波谐振腔。