基于COMSOL的微波加熱系統(tǒng)建模分析案例1.1COMSOL仿真介紹COMSOL多用來仿真模擬工程、制作和科研項(xiàng)目等各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、安裝過程。它不僅可以進(jìn)行多物理場(chǎng)的仿真建模，還經(jīng)常用于進(jìn)一步將模型實(shí)裝為仿真App，將成果應(yīng)用于制作、試驗(yàn)測(cè)試以及其他共同合作的團(tuán)隊(duì)。COMSOL的核心產(chǎn)品可以輕易將建模流程的各個(gè)部分付諸具體，與附加的模塊共同使用時(shí)可將建模功能得到更充分的發(fā)揮，用來分析結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、流體流動(dòng)、傳熱和化工等眾多領(lǐng)域的具體工程問題。[9]1.2COMSOL微波加熱系統(tǒng)的仿真建模下面介紹在COMSOL軟件中模擬微波加熱系統(tǒng)模型的初步建立的簡要過程。首先，根據(jù)上述原理圖建立微波加熱系統(tǒng)的幾何圖形，其三維截面圖形如圖2-1所示：圖2-1微波加熱加熱的幾何模型根據(jù)微波加熱原理圖中所標(biāo)，定義微波加熱對(duì)人體產(chǎn)生影響的各個(gè)物性參數(shù)如血液密度、血液比熱、血液灌注率、血液溫度及介電常，如下表所示：表1原始數(shù)據(jù)NAMEEXPRESSIONDESCRIPTIONrho_blood1.05e3[kg/m^3]Density,bloodCp_blood3634[J/(kg*K)]Specificheat,bloodomega_blood3.5e-3[1/s]BloodperfusionrateT_blood36.5[degC]Bloodtemperatureeps_liver42.96Relative

permittivity,liversigma_liver1.71[S/m]Electricconductivity,liverk_liver0.54[W/(m*K)]Thermalconductivity,livereps_diel2.01Relativepermittivity,dielectriceps_cat2.54Relativepermittivity,catheterf2.43[GHz]MicrowavefrequencyP_in8[W]Inputmicrowavepower1.3COMSOL微波仿真結(jié)論圖2-2輸入微波功率為8W時(shí)肝臟組織的溫度分布圖圖2-3輸入微波功率為8W時(shí)肝臟組織的溫度分布等值線圖2-2為輸入微波功率為8W時(shí)肝臟組織的溫度分布。它表明輸入微波功率為8W時(shí)天線附近的溫度最高，且隨著距離天線的距離減小而增大，靠近天線的距離達(dá)到37°C計(jì)算域的邊界。圖2-4電場(chǎng)的分布圖2-4為電場(chǎng)的分布。由對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)得到結(jié)論，溫度場(chǎng)與電場(chǎng)分布同實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)一致。同天線的間隔小的電場(chǎng)相對(duì)強(qiáng)度大，其相對(duì)的內(nèi)能也更多，但是同天線間隔大則電場(chǎng)較弱，同時(shí)內(nèi)能亦低。圖2-5線圖圖2-6自由三角形圖2-7史密斯繪圖圖2-8極坐標(biāo)圖1.4COMSOL微波仿真改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)分析由仿真數(shù)據(jù)得到結(jié)論，控制仿真數(shù)據(jù)的的要點(diǎn)存在以下幾點(diǎn)：微波功率、天線工作頻率及介質(zhì)介電常數(shù)和導(dǎo)管介電常數(shù)。此實(shí)驗(yàn)里，改變?cè)紨?shù)值所影響的數(shù)據(jù)為肝臟組織的內(nèi)能、電場(chǎng)的形態(tài)，則論文的數(shù)據(jù)分析圍繞以上因變量進(jìn)行。（1）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，微波功率為8w，改變參數(shù)5W為距，在仿真中變化微波的功率，就是頻率是8W、13W、18W、23W、28W時(shí)，導(dǎo)出肝臟組織的溫度、電場(chǎng)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（2）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，天線工作頻率為2.43GHz，改變參數(shù)0.05GHz為距，在仿真中變化工作頻率，就是間隙距離是2.33GHz，2.38GHz，2.43GHz，2.48GHz，2.53GHz時(shí)，導(dǎo)出肝臟組織的溫度、電場(chǎng)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（3）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，介質(zhì)的介電常數(shù)為2.01，改變參數(shù)0.01為距，在仿真中變化介質(zhì)介電常數(shù)，就是介電常數(shù)是1.99、2.00、2.01、2.02、2.03時(shí)，導(dǎo)出肝臟組織的溫度、電場(chǎng)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（4）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，導(dǎo)管的介電常