平板移動感應加熱磁—熱耦合場數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展,對制造業(yè)提出了越來越高的要求,熱處理作為保證制造業(yè)產(chǎn)品內在質量的重要環(huán)節(jié)得到了普遍的重視.感應加熱利用工件中渦流的焦耳熱效應將工件加熱,該方法具有效率高、控制精確、污染少、安全性好等特點,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的引用.然而基于試驗的傳統(tǒng)設計方法耗時費力,并且成本高,隨著對工藝與精度要求的不斷提高,數(shù)值模擬技術在感應加熱中的應用具有重要的意義.本文根據(jù)感應加熱原理,研究并實現(xiàn)了板形工件移動式感應加熱過程磁一熱耦合場的數(shù)

2、值模擬計算,運用通用有限元分析軟件ANSYS的耦合計算流程,對實際的工件感應加熱過程進行仿真. 首先,建立了板形工件感應加熱問題的耦合場數(shù)學模型.為了實現(xiàn)高效的計算,渦流場的計算引入磁矢量位法,進行必要、合理的化簡.對感應加熱過程建立了溫度場數(shù)學模型.對渦流場和溫度場方程分別應用伽遼金法進行了離散,得到了三維非線性耦合場的有限元計算模型.針對工件在感應加熱過程中的移動,提出了求解一個薄片模型在各個時刻的加熱情況的方法,將目光聚焦

3、在工件的某一點上,從工件進入感應器到出感應器,目光始終追隨著這一點移動,這樣我們將觀察到工件這一點上的由室溫到高溫各個時刻的整個加熱情況,來模擬整個工件移動中的加熱問題. 其次,利用有限元分析軟件ANSYS的物理環(huán)境的概念進行電磁場和溫度場的順序耦合分析.計算了不考慮參數(shù)隨溫度變化的鐵磁性工件、非鐵磁性工件、不同頻率和電流密度下鐵磁性工件等情況下的加熱.通過觀察電磁場、感生渦流分布、溫度場分布的過程,與理論對比,驗證了計算模型和