现代社会,人们生活在电磁波的海洋里,通信、医疗、食物处理、化学制药、材料加工都离不开电磁波的作用,电磁波为人们的生活带来了便利,同时也带来了危害。电磁波是一种高频的电磁波,在辐射人体时,与人体细胞中的极性分子作用,使极性分子发生每秒数十亿次的取向运动,进而产生大量的热量,烧伤人体。但善于利用,也可以应用电磁波与生物体的耦合作用,利用微波具有选择性,频率、功率可调等特点,选择性地杀死人体内部的癌细胞,帮助人体恢复健康。由于电磁波具有干涉和衍射现象,其与生物质的作用规律较为复杂,目前研究还较少,因此探究微波的生物电磁效应规律显得尤为必要,它能够为微波辐射的利用以及防护提供有用的理论依据。本文以杨木为研究对象,探究了电磁波和生物体的相互作用原理,并在此基础上,通过实验探究和有限元分析两种方法,从三个方面探究了微波干燥杨木时的温度分布均匀性等问题。利用微波干燥杨木时,由于微波能量很高,在杨木内部容易形成局部高温,使杨木局部碳化,或者造成开裂等干燥后木材质量低劣等情况,所以探究杨木的微波干燥温度均匀性问题显得尤为必要。(1)采用有限元和实验探究两种方法进行对比分析,探究微波电磁场方向沿着杨木不同纹理方向作用时,杨木内部温度的分布规律、水分散失情况和能量利用效率情况。研究表明:①采用微波纵向馈入的方式,木材的受热情况最均匀,温度分布均匀性最好,微波能量利用率最高。②采用纵向馈入的方法,能够快速打通木材内部的水分运输通道,为木材后期的烘干过程提高效率,节约能源的利用。③有限元分析法和实验探究的结果是一致的,虽然木材是各向异性的,但是通过有限元法可以接近真实值地模拟杨木微波干燥过程中的温度分布情况,使结果可视化,更直观地为后期的研究提供理论依据。(2)采用理论计算和有限元法,探究微波纵向馈入杨木时,随着含水率的增加,微波在杨木中的穿透深度及能量利用率问题。研究表明:①当杨木的含水率从30%增加到110%时,通过有限元法和理论计算发现,微波在不同含水率杨木中的穿透深度不同,穿透深度随着含水率的增加而减小;杨木含水率从30%增加到110%时,微波频率为2.45 GHz时,微波的穿透深度从22.30 cm减小到3.64 cm;微波频率为0.915 GHz时,微波穿透深度从60.32 cm减小到9.85 cm,根据以上结果对杨木微波干燥提供理论指导。②采用频率为2.45 GHz的微波对上述含水率的杨木进行热处理,进一步分析表明,随着含水率的增加,杨木内部温度变异系数从0.4增加到0.63左右,温度分布均匀性变差,能量利用率从92%降低至73%左右,为了提高能量利用率和温度分布均匀性,在微波热处理过程中,使杨木厚度尽量小于微波的穿透深度,获得更佳的处理效果。(3)采用有限元和实验探究两种方法,探究微波沿杨木纵向纹理馈入时,杨木在微波谐振腔中不同位置时,其温度分布均匀性的问题。研究表明:探究杨木在微波谐振腔中不同位置的温度分布均匀性实验与有限元法模拟的结果一致,当杨木块置于微波谐振腔的中心位置或者偏离中心位置在离波导口较远的后端位置时,木材的温度分布均匀性较好,木材的水分减少也较快,干燥效果好。