在微波炉发明至今的几十年中,从专业要求极高的物化进程到经过消费者大量实践的商业、工业设备,微波加热技术已经涵盖了广阔的应用领域。尽管微波在加热领域的发展态势令人振奋,但是这项技术依赖磁控管的状况却一直未曾改变。由于磁控管微波炉只工作在某个单一频率上,加热腔内无法激发出更多的谐振模式,始终存在加热均匀性较差的情况。然而近年来,半导体工业在大功率微波源方面的应用得到了快速的发展,通过使用频率高精度可控的固态微波源为提高微波炉加热性能开辟了一条新途径。本论文运用多物理场仿真方法对固态源微波炉的多频率微波加热以及微波加热液体中的温度分层现象完成了如下工作:1.根据全固态微波炉在多物理场仿真软件COMSOL中建立同比例三维几何模型,然后从该几何模型出发,在考虑加热负载鸡肉的介电和传热特性关于温度变化的特点下,解决了相关的材料参数、边界条件设置和最佳网格尺寸计算等问题,建立了电磁-热耦合仿真模型。2.联合所建立的电磁-热耦合模型与MATLAB控制脚本实现固态源微波炉多频率微波加热仿真,并在2.4-2.5GHZ频段内,对不同频率变化趋势下的多种频率速率的微波加热进行了仿真研究并通过实验验证了仿真结果的可信性。其中,同一频率速率下的递减式频率速率得到的温度高于递增式频率速率以及固定频率的加热结果;采用递减式频率变化速率为0.003GHz/1.8s加热时,加热表现优于固定频率的加热结果。因此,在多频率微波加热中,除了负载的温度分布与电磁场分布有关外,它自身的传热特性也对最终的温度分布有显著的影响。3.建立电磁-流体传热多物理场耦合模型以及传统底部加热模型,分别对微波和普通电热器加热一杯水的过程进行仿真研究,仿真结果与实验测得数据基本一致,上下温差达到11℃。通过分析得出:微波加热液体时,电磁场分布的不均匀导致液体的流动只出现局部区域并非电热器等加热方式中自下而上的对流,这种非常规对流导致了液体中温度上下分层的现象。