42CrMo鋼軸類件變功率感應(yīng)加熱數(shù)值模擬研究.pdf

1、在現(xiàn)代的工業(yè)加熱領(lǐng)域，感應(yīng)加熱技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，相對于電阻加熱、火焰加熱等傳統(tǒng)的加熱方式，感應(yīng)加熱的加熱效率已經(jīng)提升了很高的一個(gè)數(shù)量級；對于改進(jìn)傳統(tǒng)工藝、更新傳統(tǒng)工業(yè)裝備、節(jié)約能源減少溫室氣體排放已做出很大貢獻(xiàn)。但就對感應(yīng)加熱本身來講，尤其是鋼鐵材料的感應(yīng)加熱方面，其加熱效率還存在著很大的提升空間。感應(yīng)加熱設(shè)備在對鋼鐵材料加熱時(shí)，設(shè)備功率因數(shù)會(huì)在鋼鐵材料超過居里點(diǎn)時(shí)明顯下降很多。如何精確控制功率輸出、合理的最優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，從而有效

2、地提升功率因數(shù)即提高加熱效率，有著廣闊的研究前景。
　　由于感應(yīng)加熱過程是一個(gè)復(fù)雜的非線性電、磁、熱多物理場耦合過程，感應(yīng)加熱的有限元模擬和參數(shù)優(yōu)化一直是困擾感應(yīng)加熱精確控制的瓶頸。不同物理場耦合分析已成為阻擋當(dāng)前交叉學(xué)科、融合研究的重要問題。在仿真領(lǐng)域，耦合分析已成為仿真領(lǐng)域的前沿課題。而建立感應(yīng)加熱耦合仿真分析平臺(tái)成為本文的重要工作之一。
　　本文基于COMSOL多物理場耦合分析軟件，應(yīng)用其基于偏微分方程組的核心算法，引

3、入42CrMo鋼相對導(dǎo)磁率、電阻率、熱傳導(dǎo)系數(shù)和比熱容的時(shí)變函數(shù)，結(jié)合感應(yīng)加熱數(shù)學(xué)模型建立了42CrMo鋼感應(yīng)加熱分析平臺(tái)。
　　現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用中，感應(yīng)加熱一直沿用恒功率輸出狀態(tài)的連續(xù)時(shí)間控制方式，或完全憑借人工經(jīng)驗(yàn)的間斷加熱時(shí)間控制方式，進(jìn)行對感應(yīng)加熱功率輸出的間接控制。本文提出連續(xù)變功率輸出的直接控制方式。加入等效全功率和等效半功率模擬與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行模擬及實(shí)驗(yàn)對照，在分析平臺(tái)和60KVA超音頻感應(yīng)加熱設(shè)備上分別進(jìn)行了模擬計(jì)算和驗(yàn)證