随着能源危机和环境污染问题的日益严重,生物柴油作为一种新型绿色能源,得到了迅速发展,其制备方案和生产工艺显得尤为重要。微波加热相较于传统的加热方式具有选择性、快速性、节能性以及易控性等优点,已成为工业应用中的一个研究热点。然而,微波加热过程中存在加热不均匀现象,尤其是加热化学反应时还会出现热点和热失控现象,导致反应物烧毁或反应容器损坏,严重时甚至发生爆炸等,阻碍了微波能的广泛应用。然而多物理场耦合计算作为研究微波加热过程常用的数值分析方法,可以对加热过程涉及的电磁场、温度场和流体场等进行多物理场耦合计算和仿真预测,进而指导实际生产。因此,本文针对微波辅助生物柴油生产过程,对静止和搅拌状态下的微波加热生物柴油过程分别进行多物理场耦合计算研究,通过分析电磁场分布、温度场分布、浓度场分布、实验测量结果以及各场的变异系数,得到制备生物柴油的最佳工艺条件,并通过实验进行验证,实验结果与多物理场耦合计算结果一致。最终得到制备生物柴油的最优条件为微波功率700W,醇油比6:1,反应温度60.0°C,催化剂用量2.0%,转速30rpm。这些工作将为微波能的实际应用和生物柴油的生产提供一定的理论指导。论文的主要内容如下:(1)利用频域-瞬态一步求解法对电磁场方程、热传导方程、流体场方程和化学反应动力学方程进行耦合计算,实现微波加热相互作用过程中各场瞬态物理量的求解。(2)在搅拌状态下针对装配体几何模型求解域缺失的问题,提出使用移动网格技术的方法,建立能够同时反映温度、浓度和搅拌桨位置变化对电磁场扰动的强耦合计算模型。(3)对静止和搅拌状态下的微波加热生物柴油过程进行多物理场耦合计算研究,通过分析电场分布、温度分布以及浓度分布,得到制备生物柴油的最佳工艺条件,并通过实验进行验证。