微波作为一种绿色高效能源已经在工业界被广泛应用,也常常用于微波萃取等需要对液体加热的领域。通常情况下,液体的对流将有助于液体的均匀加热,而微波加热时则有所不同,在使用微波加热的液体时,人们发现顶部的温度总是最高的。微波加热液体这种温度分布不均匀的现象,极大的影响了微波在微波萃取等化工领域的应用。另一方面,在大多数微波能工业应用中,常常采用多支磁控管来低成本地增大微波功率,但多支磁控管同时供能,必然存在磁控管间的互相影响,需要更为精细的设计,做好匹配,以提高效率、均匀性和安全性。本文针对上述问题,主要做了如下工作:1.在COMSOL Multiphysics中建立了电磁场-温度场-流场的多物理场耦合仿真模型,考虑了加热物体的介电特性,传热特性以及流体特性会随温度发生变化。对微波炉复热米饭,加热水以及酒精进行了仿真分析和实验验证。解释了微波加热液体中的部分对流造成微波加热液体时温度顶层高于底层的现象。2.利用截止波导对普通玻璃杯进行了改进。通过多物理场仿真分析了不同高度的水以及不同长度的截止波导对微波加热水的均匀性和效率的影响。仿真结果表明在某些情况下微波加热水的均匀性和效率都均有提升。3.通过银镜反应给普通的玻璃杯上部镀银,使用镀银的杯子进行了微波加热水的实验。水顶层和底层的温差由原来的7.8℃下降到0.5℃。4.在HFSS中对4磁控管工业微波炉的能量吸收率进行了优化,主要调整了腔体高度,调谐螺钉半径以及插入深度。最终优化后的模型在2.448GHz-2.468GHz之间能量吸收率提升6%。5.对优化后的4磁控管工业微波炉加热水负载进行了电磁场-温度场-流场的多物理场耦合仿真,仿真结果表明优化后的模型相比原模型在加热60s后,水负载的平均温度提升了5.4%。