本文關(guān)鍵詞：感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)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(yīng)加熱器內(nèi)被加熱鋼坯溫度分布的數(shù)值模擬。感應(yīng)加熱是利用工件中渦流的焦耳效應(yīng)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(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。如何設(shè)置加熱過(guò)程的參數(shù)使之滿足被加熱工件中各項(xiàng)性能要求是普遍關(guān)注的問(wèn)題。工件的諸多性能指標(biāo)與熱處理過(guò)程中的溫度分布是密切相關(guān)的,然而基于實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法卻耗時(shí)費(fèi)力,并且溫度測(cè)量成本高,傳感器的引入還會(huì)影響本來(lái)的溫度分布。因此,數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)于這類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究具有重要意義。 本文從感應(yīng)加熱的有關(guān)原理和電磁一熱耦合場(chǎng)計(jì)算的有限元方法著手,以電磁學(xué)和傳熱學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)感應(yīng)加熱電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了理論推導(dǎo),給出了電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布的數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)的有限元分析模型。其中,電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型由A ?φ法建立,電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)的有限元離散化方程組由伽遼金加權(quán)余量法導(dǎo)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(chǎng)分析方法的基礎(chǔ)上,選擇了順序耦合方法。并對(duì)圓柱形45號(hào)鋼樣件建立了相應(yīng)的電磁一熱耦合分析的數(shù)學(xué)、物理有限元模型;對(duì)加熱過(guò)程的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行模擬,得到感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)的分布圖。并分析了感應(yīng)加熱參數(shù)對(duì)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(guò)數(shù)值模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得的結(jié)果相比較,證明數(shù)值數(shù)擬的結(jié)果達(dá)到了工藝上的準(zhǔn)確性,可應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。
【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)加熱 溫度場(chǎng) 數(shù)值模擬 有限元法 ANSYS 電磁一熱耦合場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：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(yīng)加熱原理及主要特點(diǎn)9-13
• 1.2.1 電磁感應(yīng)與渦流發(fā)熱9-10
• 1.2.2 集膚效應(yīng)及透入深度10-11
• 1.2.3 圓環(huán)效應(yīng)11
• 1.2.4 透入式加熱和傳導(dǎo)式加熱11
• 1.2.5 感應(yīng)加熱的能量參數(shù)11-12
• 1.2.6 感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)12-13
• 1.3 感應(yīng)加熱數(shù)值模擬的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用概述13-16
• 1.4 本論文的主要工作和研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 感應(yīng)加熱電磁場(chǎng)有限元分析17-27
• 2.1 電磁場(chǎng)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(yīng)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(yīng)加熱渦流場(chǎng)基本方程19-20
• 2.3 邊界條件的分析20-22
• 2.4 電磁場(chǎng)復(fù)邊值問(wèn)題的方程22-23
• 2.5 電磁場(chǎng)方程的有限元離散23-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)有限元分析27-33
• 3.1 溫度場(chǎng)瞬態(tài)方程數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.2 感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)邊界條件28-29
• 3.3 感應(yīng)加熱瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元方程29-32
• 3.3.1 空間域的離散29-31
• 3.3.2 時(shí)間域的離散31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 感應(yīng)加熱磁-熱耦合場(chǎng)的ANSYS 計(jì)算33-56
• 4.1 ANSYS 軟件的一般分析過(guò)程33-34
• 4.2 ANSYS 中電磁—熱耦合場(chǎng)的分析方法34-36
• 4.2.1 ANSYS 中耦合場(chǎng)的計(jì)算及本文所采用的方法34-35
• 4.2.2 ANSYS 中材料非線性問(wèn)題的計(jì)算方法35-36
• 4.3 相關(guān)影響因素的分析和計(jì)算36-37
• 4.3.1 輻射和空氣對(duì)流的影響及計(jì)算處理方法36
• 4.3.2 工件移動(dòng)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(jì)算模型的建立37-40
• 4.4.1 問(wèn)題的描述和假設(shè)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(chǎng)計(jì)算結(jié)果42
• 4.5.6 溫度場(chǎng)計(jì)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(yīng)加熱溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(cè)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)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(xué)位期間發(fā)表的論文72

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 張長(zhǎng)友;張鎖懷;;感應(yīng)加熱在曲軸紅套工藝中的應(yīng)用[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

2 陳浩;秦訓(xùn)鵬;汪舟;高愷;;三維點(diǎn)式感應(yīng)淬火電磁熱耦合場(chǎng)數(shù)值模擬[J];中國(guó)表面工程;2013年01期

3 張?jiān)录t;王馬華;;感應(yīng)加熱參數(shù)對(duì)鋼件溫度分布的影響[J];金屬熱處理;2011年09期

4 張長(zhǎng)友;張鎖懷;;曲軸紅套感應(yīng)加熱的數(shù)值仿真[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年10期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 龐玲玲;行波感應(yīng)加熱問(wèn)題的研究及粒子群算法的改進(jìn)[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王媛;等速驅(qū)動(dòng)軸中間軸的感應(yīng)淬火數(shù)值模擬分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

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

3 夏元烽;高溫自潤(rùn)滑材料電磁感應(yīng)熔滲過(guò)程研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

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

5 王宏;無(wú)溫度傳感器的感應(yīng)加熱溫度控制研究[D];山東大學(xué);2012年

6 李忠華;凸輪共軛感應(yīng)淬火機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及感應(yīng)加熱數(shù)值模擬[D];重慶大學(xué);2012年

7 韓冰;摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)與仿真分析[D];東北大學(xué);2010年

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

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

10 張毅靜;預(yù)應(yīng)力鋼絲感應(yīng)加熱電磁能量轉(zhuǎn)換研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)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(hào)：331951