本文主要研究欧姆加热器过程中物料的温度分布的数值模拟。与传统加热相比，欧姆加热利用物料本身的电阻抗产生焦耳热而达到加热目的，是对整个物料的同时加热，具有不需要热交界面、升温快速，加热均匀、设备操作简单、生产效率高、对环境的污染小等特点，在国外的工业生产中已有实际应用。如何控制欧姆加热过程中物料的温度，使之达到加热杀菌的目的而不产生过热的现象是普遍关注的问题。在电压恒定的条件下，物料的电导率和物料体系本身的组分诸多性能指标与热处理过程中的温度分布是密切相关的，然而基于实验的系统设计方法却耗时费力，并且温度测量成本高，传感器的引入还会影响本来的温度分布。因此，数值模拟技术对于这类系统的设计和研究具有重要意义。 本文从欧姆加热的有关原理和电—热耦合场计算的有限元方法着手，以电磁学和传热学为基础，对欧姆加热电场和温度场分布进行了理论推导，给出了温度场分布的数学模型及相应的有限元分析模型。其中，电磁场的数学模型根据欧姆定律建立，电磁场和温度场的有限元离散化方程组由伽辽金加权余量法导出。根据数值模拟的基本理论，本文在比较有限元软件中两种耦合场分析方法的基础上，根据欧姆加热电热耦合的特性，选择了直接耦合方法。并对含有绝缘体的导电物料建立了相应的电—热耦合分析的数学、物理有限元模型；对静态欧姆加热过程中的温度场分布进行模拟，得到加热过程中物料的温度场的分布图。并分析了物料的电导率，绝缘体的大小，位置及方位对模拟结果的影响，得出了一些具有工程借鉴意义的结论，为合理的生产设计提供理论依据。通过数值模拟的结果与实验测试所得的结果相比较，证明数值数拟的结果达到了工艺上的准确性，可应用于生产实际。研究结果如下： 1.绝缘体体积及方位对加热效率的影响。在相同电导率的导电物料中含有的绝缘体体积越大，物料温度场热点的温度越高，而冷点的温度越低，在导电物料中形成的阴影面积(低电流密度区域)越大，绝缘体在导电物料中形成的阴影面积的大小与绝缘体垂直于电场方向的面的面积成正相关，绝缘体垂直于电场的面积越大，欧姆加热过程中物料温度的分布越不均匀。固定绝缘体的位置，改变绝缘体的方位，绝缘体在电场中形成的阴影面积也会随之变化，此时不仅热点和冷点的位置发生变化，热点和冷点的温度差也发生变化，其大小决定于阴影面积的大小，阴影面积越小，热点和冷点的温差也小，加热的不均匀性也小。热点和冷点出现的位置与局部的电流密度和热传导作用有关，热点始终在电流密度最高的区域，而冷点始终在电流密度较低的区域。加热过程中，热点始终向冷点传递热量，两者之间的距离越近，冷点获得的热量越多。 2.物料的电导率对加热效率的影响。在相同大小绝缘体的条件下，物料的电导率越大，加热的效率越大，热点和冷点的温度都有相应的提高，但是整个物料中温度的热点和冷点之间的温差随电导率的增加而增加，随着加热时间的推移，温度场趋向于更不均匀。因此，在考虑加热效率的同时兼顾这种温差的想象，对于生产有很重要的指导作用。 3.数值模拟与实验测试的结果比较。以验证为目的，设计了一简单的欧姆加热装置，对加热的物料中特定点的温度进行了采集，与数值模拟的结果进行比较，结果表明：在误差允许的范围内，数值模拟结果与实验结果基本一致。从而说明数值模拟方法可用于欧姆加热过程的预测，为欧姆加热系统参数设计与优化提供理论依据，减少或避免费力耗时的试验。