本文關鍵詞：感應加熱溫度場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文主要研究感應加熱器內(nèi)被加熱鋼坯溫度分布的數(shù)值模擬。感應加熱是利用工件中渦流的焦耳效應將工件加熱,這種加熱方式具有效率高、控制精確、污染少等特點,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。如何設置加熱過程的參數(shù)使之滿足被加熱工件中各項性能要求是普遍關注的問題。工件的諸多性能指標與熱處理過程中的溫度分布是密切相關的,然而基于實驗的系統(tǒng)設計方法卻耗時費力,并且溫度測量成本高,傳感器的引入還會影響本來的溫度分布。因此,數(shù)值模擬技術(shù)對于這類系統(tǒng)的設計和研究具有重要意義。 本文從感應加熱的有關原理和電磁一熱耦合場計算的有限元方法著手,以電磁學和傳熱學為基礎,對感應加熱電磁場和溫度場分布進行了理論推導,給出了電磁場、溫度場分布的數(shù)學模型及相應的有限元分析模型。其中,電磁場的數(shù)學模型由A ?φ法建立,電磁場和溫度場的有限元離散化方程組由伽遼金加權(quán)余量法導出。 根據(jù)數(shù)值模擬的基本理論,本文在比較ANSYS有限元軟件中兩種耦合場分析方法的基礎上,選擇了順序耦合方法。并對圓柱形45號鋼樣件建立了相應的電磁一熱耦合分析的數(shù)學、物理有限元模型;對加熱過程的溫度場分布進行模擬,得到感應加熱溫度場的分布圖。并分析了感應加熱參數(shù)對模擬結(jié)果的影響,得出了一些具有工程借鑒意義的結(jié)論,為合理選擇加熱參數(shù)提供理論依據(jù)。 通過數(shù)值模擬的結(jié)果與實驗測試所得的結(jié)果相比較,證明數(shù)值數(shù)擬的結(jié)果達到了工藝上的準確性,可應用于生產(chǎn)實際。
【關鍵詞】：感應加熱 溫度場 數(shù)值模擬 有限元法 ANSYS 電磁一熱耦合場
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TM924
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 選題意義8-9
• 1.2 感應加熱原理及主要特點9-13
• 1.2.1 電磁感應與渦流發(fā)熱9-10
• 1.2.2 集膚效應及透入深度10-11
• 1.2.3 圓環(huán)效應11
• 1.2.4 透入式加熱和傳導式加熱11
• 1.2.5 感應加熱的能量參數(shù)11-12
• 1.2.6 感應加熱的優(yōu)點12-13
• 1.3 感應加熱數(shù)值模擬的發(fā)展現(xiàn)狀及應用概述13-16
• 1.4 本論文的主要工作和研究內(nèi)容16-17
• 第二章 感應加熱電磁場有限元分析17-27
• 2.1 電磁場的基本理論17-19
• 2.1.1 安培環(huán)路定律17
• 2.1.2 法拉第電磁感應定律17
• 2.1.3 高斯電通定律17-18
• 2.1.4 高斯磁通定律18
• 2.1.5 Maxwell 方程組的微分形式18-19
• 2.2 基于矢量磁位A 的感應加熱渦流場基本方程19-20
• 2.3 邊界條件的分析20-22
• 2.4 電磁場復邊值問題的方程22-23
• 2.5 電磁場方程的有限元離散23-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 感應加熱溫度場有限元分析27-33
• 3.1 溫度場瞬態(tài)方程數(shù)學模型27-28
• 3.2 感應加熱溫度場邊界條件28-29
• 3.3 感應加熱瞬態(tài)溫度場有限元方程29-32
• 3.3.1 空間域的離散29-31
• 3.3.2 時間域的離散31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 感應加熱磁-熱耦合場的ANSYS 計算33-56
• 4.1 ANSYS 軟件的一般分析過程33-34
• 4.2 ANSYS 中電磁—熱耦合場的分析方法34-36
• 4.2.1 ANSYS 中耦合場的計算及本文所采用的方法34-35
• 4.2.2 ANSYS 中材料非線性問題的計算方法35-36
• 4.3 相關影響因素的分析和計算36-37
• 4.3.1 輻射和空氣對流的影響及計算處理方法36
• 4.3.2 工件移動的影響及處理36
• 4.3.3 線圈與工件感生電流相互影響的處理36-37
• 4.4 數(shù)值模擬計算模型的建立37-40
• 4.4.1 問題的描述和假設37-38
• 4.4.2 材料特性38-40
• 4.5 樣件模擬與分析40-55
• 4.5.1 模型建立40
• 4.5.2 分析單元40-41
• 4.5.3 網(wǎng)格剖分41-42
• 4.5.4 邊界條件42
• 4.5.5 電磁場計算結(jié)果42
• 4.5.6 溫度場計算結(jié)果及影響分析42-55
• 4.5.7 結(jié)果分析55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 感應加熱溫度場的實驗驗證56-62
• 5.1 系統(tǒng)構(gòu)成與參數(shù)選擇56-57
• 5.2 工件內(nèi)溫度的模擬與測量57-61
• 5.2.1 建模方法57-58
• 5.2.2 模擬結(jié)果與分析58-60
• 5.2.3 實驗結(jié)果與模擬結(jié)果比較60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 全文總結(jié)62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-67
• 附錄67-72
• 附錄A:本論文的部分程序清單67-72
• 附錄B：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文72

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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3 張月紅;王馬華;;感應加熱參數(shù)對鋼件溫度分布的影響[J];金屬熱處理;2011年09期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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4 丁桂寶;環(huán)形加熱爐加熱過程優(yōu)化控制[D];內(nèi)蒙古科技大學;2011年

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6 李忠華;凸輪共軛感應淬火機構(gòu)設計及感應加熱數(shù)值模擬[D];重慶大學;2012年

7 韓冰;摩擦磨損試驗機的虛擬設計與仿真分析[D];東北大學;2010年

8 秦義;高頻感應熔涂溫度場及應力場的數(shù)值模擬[D];內(nèi)蒙古科技大學;2012年

9 朱翠玉;感應加熱技術(shù)的應用及有限差分研究[D];沈陽航空航天大學;2013年

10 張毅靜;預應力鋼絲感應加熱電磁能量轉(zhuǎn)換研究[D];河北工業(yè)大學;2012年

  本文關鍵詞：感應加熱溫度場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：331951