微波炉操作简便、加热速度快,在家庭烹饪中占据不可或缺的地位。但是微波炉的使用也存在严重的缺陷,包括加热不均匀、热形不稳定等问题。目前,针对微波炉加热均匀性改善有很多研究,但是微波炉加热热形的稳定性依然较差。本课题主要从柱形微波腔的角度进行微波炉的设计研究。因为常见的微波炉腔体主要是矩形,包含长、宽、高三个方向的参数变化,而少有学者研究的柱形微波腔只有直径和高两个方向的变量,理论上能够使加热热形稳定性得以改善。本课题旨在设计出在加热过程中热形稳定、加热均匀性良好的微波炉,为微波炉的设计提供理论基础和实验支持。本文的研究内容和结论包括以下几个方面:（1）搭建柱形微波腔的加热平台,探究直径190mm高160mm的柱形微波腔的加热性能。利用金属对微波的屏蔽作用,将柱形不锈钢腔体放到家用微波炉中共用微波源形成闭合的柱形微波加热平台,并分析了该柱形微波加热腔的频率分布、实际功率和热形变化。空载时,威力方形微波加热腔频率分布集中在2.432GHz、2.445-2.47 GHz、2.48-2.482GHz之间,D190mm H160mm柱形微波加热腔频率分布集中在2.46-2.47 GHz之间。微波加热腔的频率分布受有无负载、负载形状、波腔形状的影响。柱形微波加热腔频率分布比方形波腔的更集中,也更稳定。D190mm H160mm柱形微波加热腔的输出功率比25UG26威力方形波腔低5.3%。该柱形微波腔和所用波源的匹配并不理想,其加热效率低于威力微波炉,可以通过调节微波源与柱形波腔之间的匹配度来增加输出功率,从而提高加热效率。圆柱波腔加热食品的热形重复性优于威力方形波腔。D190mm H160mm柱形波腔加热食品冷热点温差比方形波腔小,加热均匀性优于威力方形波腔。（2）为研发可微波炉加热的三文鱼产品,采用基于美拉德反应的模拟食品获得三文鱼微波炉加热后的热形和冷热点位置。采用同轴探针法测定了20～110℃,频率300～2 500 MHz内三文鱼不同部位的介电特性,分析模拟食品介电特性随乳清蛋白含量的变化,以此匹配三文鱼的介电特性。温度一定时,不同部位三文鱼介电常数和介电损耗随频率增大而减小;频率一定时,介电常数随温度升高而减小,介电损耗随温度的升高而增大,且在相同温度、相同频率下尾部和背部鱼肉的介电常数、介电损耗大于腹部鱼肉,这可能是因为腹部鱼肉的脂肪含量高于背部和尾部。乳清蛋白粉含量增加,模拟食品的介电常数和介电损耗均减小。当模拟食品组成（质量分数）为乳清蛋白粉10%,结冷胶1%,D-核糖1%,L-赖氨酸1%,Ca Cl₂0.3%,蒸馏水86.7%时,模拟食品的介电特性与三文鱼一致,可以用于三文鱼微波加热温度分布和冷热点位置的确定,为可微波炉加热的三文鱼产品开发提供理论基础。（3）分析评价微波炉加热均匀性的方法,对圆柱形微波炉波腔尺寸、食品的高度位置、承物盘材质等影响加热均匀性的因素进行优化,为微波炉的设计提供理论基础和实验支持。柱形波腔高度为160mm时,直径缩小,微波加热食品热点位置向波源位置偏移;波腔高度降低至100mm时,微波加热后热点位置在食品的左侧,边缘加热明显,这可能是因为波腔高度太低,食品距离波源太近造成的。柱形波腔直径减小时,频率分布向更高频迁移。高度为160mm的柱形微波腔旋转加热食品的温度均匀系数明显小于静止加热,旋转加热可以有效提高柱形微波腔的加热均匀性。高度为160mm的柱形微波腔旋转加热圆形食品的加热均匀性优于方形食品。其中,D190mm H160mm柱形微波腔旋转加热D140mm H20mm圆形食品的温度均匀系数最小,提高食品在该波腔中的高度位置时,食品热形发生很大变化,食品的热点位置先向左迁移然后又向右迁移,加热均匀性先增加后减小。当食品在波腔中的高度位置为1-2cm时,柱形波腔加热均匀性明显改善,食品高度位置升高,频率分布向低频迁移。D190mm H160mm柱形微波腔加热圆形食品时,不同材质的承物盘对食品热形影响较大,对于方形食品热形影响较小,因为在该波腔下方形食品的边缘加热占据主导地位。使用玻璃材质的承物盘对热形影响最小,陶瓷材质的承物盘能够使食品加热更均匀,这与陶瓷的介电特性有关。为了得到加热稳定、均匀性良好的柱形微波腔可以通过添加陶瓷材质的承物盘,适当提高食品在腔体中的高度位置同时配合旋转加热来实现。