中厚板横向磁通感应加热温度场数值模拟分析

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1、内蒙古科技大学硕士学位论文中厚板横向磁通感应加热温度场数值模拟分析姓名：王强申请学位级别：硕士专业：材料加工指导教师：李慧琴;麻永林20090602内蒙古科技大学硕士学位论文摘要随着科学技术的发展，对制造业提出了越来越高的要求，热处理作为保证制造业产品内在质量的重要环节得到普遍的重视。感应加热利用工件中涡流的焦耳热效应将工件加热，该方法具有效率高、控制精确、污染少、安全性高等特点，在工业生产中得到了广泛的应用。然而基于试验的传统设计方法耗时费力，并且成本高，随着对工艺与精度要求的不断提高，数值模拟技术在感应加热中的应用具有重要的意义。本文根据

2、感应加热原理，建立了横向磁通感应加热耦合场数学模型，为了实现高效的计算，涡流场的计算引入磁矢量位法，进行必要、合理的化简，对感应加热过程建立了涡流场和温度场数学模型，从而得到了三维非线性耦合场的有限元计算模型。利用有限元分析软件ANSYS的物理环境的概念进行电磁场和温度场的顺序耦合分析，通过计算结果观察电磁场、感生涡流分布、温度场分布过程，与理论对比，验证了计算模型和计算方法的正确性。研究并实现了板形工件静止式感应加热过程磁一热耦合场的数值模拟计算，分别计算了工件在不同频率、电流密度和空气问隙下的加热过程，从温度分布和温差变化等方面对计算结果

3、进行了分析，证明了通过有限元模拟计算不但实现了板形工件的静止感应加热过程的计算分析，而且对工程实际具有一定的指导意义。关键词：横向磁通感应加热；数值模拟；电磁一热耦合：ANSYS软件内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractW曲thedevelopmentoftechnology,therequirementformanufacturingishigher，heattreatmentisemphasizedforitsimportantroletoqualifytheproducts．Theinductionheatinggeneratesh

4、eatbymeansofJouleheatingeffectresultingfromaneddycurrent．Itiswidelyusedinindustrialoperationsduetoitshi【ghefficiency，precisecontrol，lowpollutionpropertiesandgoodsecurity．However，thedesignofaninductionheatingsystembasedonexperimentsCanbetedious，time·consuminganexpensive．Then

5、umericalsimulationoftheinductionheatingisofgreatvaluebecausetherequiredtechnicsandprecisionalehigher．Inthisthesis，mathematicalmodelisofferedforsolvinglaminalworkpieceintransversefluxheatingprocessonthebasisofthecharacteristicsofinductionheating．Toimprovetheefficiencyofeddyf

6、ieldcalculationwithmagneticvectorpotential，necessarysimplificationisapplied．Andtheeddycurrentfieldandtemperaturefieldmathematicalmodelaleestablishedininductionheatingprocess．Thefinitedementmodelof3-Dandnon-linercouplingfieldisapplied．Theanalysisofthesequentialcouplingofelec

7、tromagneticandthermalfieldiscarriedoutusing‘physicsenvironment’ofANSYSsoftware．Throughobservingthedistributionofelectromagneticfield,eddycurrentfieldandtemperaturefield，theresultwhichiscontrastwiththeoryvalueprovesthevalidityofthemodelandmethod．Thenumericalsimulationofelect

8、romagnetic-thermalcouplingfieldoflaminalworkpieceinstaticinductionheatingprocessis