微波加热作为一种新型绿色环保的加热方式,已经在冶金、化工、食品加工等领域得到了广泛的应用。相比较传统的加热方式,微波可以与介电媒质相互耦合直接体积加热,此外微波加热还具有选择性加热、升温速率快、节能等优点。随着人们逐渐对节能减排的重视,微波加热对涉及热处理的多个行业带来了技术和设备上的革新。由于微波加热与媒质相互作用的研究不够深入,常导致媒质在不匹配的微波辐射下出现加热不均匀,如果不能有效的认识媒质热-电磁耦合特性,不仅会导致微波能的利用率低下,还会造成燃烧、爆炸等热失控现象。仿真模拟可以将电磁波与媒质耦合过程可视化,还能准确有效的数值模拟还可以指导实验的设计,最大限度的减少实验所需次数和降低成本。本文从仿真的角度分析“微波-时间-媒质”三者间的相互联系,针对不同极性的时变介电德拜(Daybe)媒质,揭示电磁场与热场在其内部的自身演化和相互耦合的关系,旨在抑制热失控、改善局部过热现象和提高微波加热效率。研究发现媒质的介电性能是连接电磁场与热场之间的桥梁,在微波多物理场的热-电磁耦合模型中,时变介电仿真结果相比较恒定介电构建的电磁场模型更接近实验值。德拜媒质的极性、位置及微波功率对其内部全局传热特性产生影响,其中强极性德拜媒质对电磁场驻波影响较大,弱极性媒质影响较小。对比不同功率加热德拜媒质发现,微波加热功率越大其升温速率越快。以1000W与500W能耗比为例,微波加热前期比值大于1,表现出正相关;但随着温度升高其比值小于1,表现出负相关。根据工业用途选择功率级,低功率适用于要求热均匀和节能的微波加热,高功率适用于差热或快速加热。基座可以用来辅助弱吸波材料进行微波加热,基座结构会影响全局热-电磁耦合效率。对比周期性和“缺陷”性的阵列结构:5个Y-TZP圆球均匀对称分布在圆柱型谐振腔内,缺失2个Y-TZP后呈三角形的阵列比圆周阵列的吸波效率更高;Si C圆盘中空气孔的占空比在直径14-18mm(占空比0.56-0.73)之间吸波效率更好;异步空气孔变化,外圈空气孔直径18mm内圈16mm时更优,实验焙烧现象与仿真结果一致;圆周阵列空气孔缺失,对热量扩散具有导向作用。透波材料氧化铝绝缘板在碳化硅基座辅助微波加热60s后整体温度提高了32℃,整体的最高温度达到68.8℃。此外,基座中部分空气孔结构“缺陷”位置对热量扩散产生了导向作用。综上所述,论文揭示媒质内部全局热传特性与功率输入、时变介电、位置、阵列构造和占空比等多物理参量间的关联关系,进一步明确地描述微波加热德拜媒质时空转化的机理过程,为今后拓宽微波加热应用范围和高效微波加热德拜媒质提供了一些新思路。