平板移動(dòng)感應(yīng)加熱磁—熱耦合場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)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(nèi)在質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)得到了普遍的重視.感應(yīng)加熱利用工件中渦流的焦耳熱效應(yīng)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(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的引用.然而基于試驗(yàn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法耗時(shí)費(fèi)力,并且成本高,隨著對(duì)工藝與精度要求的不斷提高,數(shù)值模擬技術(shù)在感應(yīng)加熱中的應(yīng)用具有重要的意義.本文根據(jù)感應(yīng)加熱原理,研究并實(shí)現(xiàn)了板形工件移動(dòng)式感應(yīng)加熱過程磁一熱耦合場(chǎng)的數(shù)

2、值模擬計(jì)算,運(yùn)用通用有限元分析軟件ANSYS的耦合計(jì)算流程,對(duì)實(shí)際的工件感應(yīng)加熱過程進(jìn)行仿真. 首先,建立了板形工件感應(yīng)加熱問題的耦合場(chǎng)數(shù)學(xué)模型.為了實(shí)現(xiàn)高效的計(jì)算,渦流場(chǎng)的計(jì)算引入磁矢量位法,進(jìn)行必要、合理的化簡(jiǎn).對(duì)感應(yīng)加熱過程建立了溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型.對(duì)渦流場(chǎng)和溫度場(chǎng)方程分別應(yīng)用伽遼金法進(jìn)行了離散,得到了三維非線性耦合場(chǎng)的有限元計(jì)算模型.針對(duì)工件在感應(yīng)加熱過程中的移動(dòng),提出了求解一個(gè)薄片模型在各個(gè)時(shí)刻的加熱情況的方法,將目光聚焦

3、在工件的某一點(diǎn)上,從工件進(jìn)入感應(yīng)器到出感應(yīng)器,目光始終追隨著這一點(diǎn)移動(dòng),這樣我們將觀察到工件這一點(diǎn)上的由室溫到高溫各個(gè)時(shí)刻的整個(gè)加熱情況,來模擬整個(gè)工件移動(dòng)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(jìn)行電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)的順序耦合分析.計(jì)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(chǎng)、感生渦流分布、溫度場(chǎng)分布的過程,與理論對(duì)比,驗(yàn)證了計(jì)算模型和