感应加热线圈中的电磁场

根据电磁场基本方程，导出了感应加热线圈中电磁场及电流密度的分布，分析了圆环效应产生的原因，为感应加热线圈的选型提供了依据。     

感应线圈中电磁场分析

当感应加热线圈中通入交变电流时，电流在感应加热线圈中的分布是不均匀的。本文以电磁场方程为基础，导出了感应加热线圈中电流的分布情况。     

大型厚壁筒体内壁感应加热三维温度场的数值模拟

采用有限元方法对大型厚壁筒体的内壁感应加热工艺进行了数值研究。设计了一种适合内壁感应加热的弧形面感应加热器,基于ANSYS软件建立了内壁感应加热的三维瞬态电磁场和温度场模型。分析了感应加热参数如线圈电流大小、频率、匝数、加热间距等因素对筒壁温度分布的影响。结果表明:增大线圈电流大小、频率和匝数会极大地改善了加热效果,减少线圈与工件的距离也能提高加热效率。采用感应加热参数进行感应加热实验,实验结果与预测值吻合较好。     

平板式感应加热线圈磁场的分布特性

平板式感应加热加热死区的存在,使其不能广泛应用于工业领域.为了研究它的工业应用的潜力,文中对感应加热的核心部件——线圈进行了深入研究.依据经典电磁场理论,研究了线圈的磁场分布特性,先对圆环电流进行研究,计算它的磁场分布,进而对饼式线圈的磁场分布特型进行有限元计算,并与实验采集数据对比后,总结出饼式线圈的磁场分布特性.此特性表明,采用饼式线圈的平板感应加热,板上必然会出现加热死区.因此加热均衡性的实现需要对整个装置进行全方位的改进.以上结论可为平板式感应加热的后续研究提供参考.     

钢板感应加热成形的实验分析和数值模拟

针对船体曲面板的感应加热成形方法,研究钢板感应加热的数值模拟模型,确定感应热源应用于钢板热应力成形技术的可行性,以及加热过程中的主要影响因素对于变形的影响规律.依据电磁场理论,基于ANSYS软件建立了钢板感应加热有限元模型,利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,从而得到了数值计算时的电学参数,实验结果和数值模拟结果相吻合.结果表明:随着感应加热时间的延长,横向收缩变形增大,当感应器中的电流强度增大时横向收缩变形也增大,通过控制加热过程的电学参数和加热时间可以得到合理的变形要求.     

感应加热工件内电磁场计算及其有限元模拟

根据感应加热机理,从麦克斯韦方程组出发,导出了长柱形导体感应加热工件内电磁场和涡流密度分布的基本方程.借助MATLAB和ANSYS软件进行了电磁场和涡流分布计算,形象描述了感应加热中的电磁场分布规律及集肤效应.计算结果表明,有限元解与理论解吻合得较好,为进一步理解感应加热工件内电磁场和涡流分布提供了很好的依据.     

感应加热技术中的趋肤效应

从电磁场的基本理论出发，讨论感应加热时电磁场的分布情况，分析趋肤效应以及相关因素。     

感应加热电饭煲电磁场与漏磁分析

为了研究感应加热电饭煲空间电磁场对其热效率的影响,以一台1 300 W感应加热电饭煲为例,利用ANSOFT软件建立样机三维电磁场有限元模型.在其他条件不变的情况下,分别采用两种磁条结构分析比较了样机模型中电磁场与输出涡流功率的分布情况,并且对样机的漏磁情况进行了分析.将实验测得的漏磁、热效率与仿真值进行对比,验证了仿真方法的正确性.有限元法对感应加热电饭煲电磁场与漏磁的分析结果为相关感应加热系统的优化设计、安全使用提供了参考.     

涡流检测渗碳层深度的感应电压计算

根据轴对称涡流电磁场有限元计算的基本原理,开发了有限元分析软件,计算了不同渗碳层深度时涡流检测线圈的感应电压。结果表明,检测线圈感应电压与渗碳层深度之间有很好的对应关系,感应电压的计算结果与实测结果相吻合。     

平板感应加热磁-热耦合场的数值模拟研究

针对～种双线圈平板感应加热装置,利用ANSYS有限元分析软件对其感应加热过程中的磁—热耦合场分布进行数值模拟,通过对交变磁场产生涡流的分析,得到不同频率下平板各点温度随时间变化的分布图,以及整个加热过程中的温升特点.结果表明,这种双线圈平板感应加热装置对平板感应加热的温升速度有很大的提高,从而对平板的快速感应加热工艺的运用与改进具有一定的指导意义.     

电磁感应加热中控制电压的计算

在电磁感应加热中精确实现目标温度分布非常困难,鉴于此讨论实现目标温度分布的方法.建立合理的电磁物理模型:加热线圈和加热物体均等效为若干个螺线管;根据加热物体所需热量求出等效螺线管电流,并运用有限元法求取该物理模型中螺线管的等效电路参数,进而建立数学模型,用解析法估算出控制电压;建立磁热耦合场有限元分析模型,借助相关软件由电压和时间求出温度分布;为减小温度起伏引入冷却时间,建立一种数学与手动相结合的方法调整估算电压和冷却时间.检验表明,调整后的控制电压和冷却时间施加于系统所得的温度分布满足误差要求.估算过程简便地给出良好的电压初值,在此基础上调整程序精确求出理想的控制电压和冷却时间.     

杂质检测系统的试验研究

通过应用电磁感应式杂质检测系统，对不同作用机理的材料进行杂质检测试验。研究了不同材料与线圈耦合度的关系，找出了提高检测灵敏度的方法。     

车轴感应淬火温度场的数值模拟研究

应用感应加热理论,引入复矢量磁位建立了感应加热淬火电磁场、温度场的有限元分析模型。运用通用有限元分析软件ANSYS对感应加热淬火温度场进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致。     

双流低频电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了双流低频电磁连铸过程中磁场分布规律.建立了单、双流低频电磁连铸中包括铸锭、结晶器、线圈和屏蔽罩的二维轴对称有限元模型.利用ANSYS软件包进行划分网格及计算,模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布.研究了电流频率、电流强度、电流方向和线圈距离对金属熔体内磁感应强度的影响.计算结果表明：单流时,电流频率升高,磁感应强度降低;电流强度增大,磁感应强度升高.双流时,无论电流方向是同向还是反向,同一铸锭的远端磁场强度要大于其近端磁场强度,相邻线圈电流方向为反向时,铸锭内磁场强度高于相邻线圈电流方向为同向的情况;增大线圈之间的距离时,铸锭远端和近端的磁感应强度的差值降低.     

感应加热电饭煲涡流场与温度场分析

为了研究感应加热电饭煲的工作情况及相关结构参数对其性能的影响,以一台1 300 W感应加热电饭煲为例,建立了以sus430为主要涡流发热材料的三维电磁场有限元模型,分析了导体中涡流场的分布情况,并分别改变相关结构参数比较涡流功率的变化趋势.利用workbench软件分析研究其温度场,将仿真结果与样机实测温度值对比,验证了仿真方法的正确性.通过有限元法对感应加热电饭煲三维涡流场和三维温度场的研究,为相关感应加热系统的优化设计提供了可靠依据.     

电磁铸造实验和数值模拟

通过实验室小型电磁铸造铝及其合金的冷、热态的实验和数值模拟并经工业装置的验证,研究了电磁结晶器内的磁场分布,液体金属柱成型特性.电磁结晶器及屏蔽罩结构的优化,铸造过程中金属液的温度场与流场并进行数值模拟.研究表明:为了稳定进行铸造,液柱的成型特性(液柱高度、形状和稳定性)必须达到一定要求.为了保证电磁铸造时金属液顺利成型,选择适当的功率,确保合适的磁场强度形成一定的推力是必要的.温度场的研究可以看出电磁铸造具有一系列特点,如强烈水冷、电磁搅拌、感应加热,使得电磁铸造中的凝固过程大大不同于普通的直接铸造法的凝固过程.流动场的分析说明,电磁铸造条件下应控制搅拌强度,以便获得良好的铸坯内部组织.     

感应脉冲加热过程动态参数研究

借助微处理机系统控制大功率感应脉冲发生器及检测振荡管阳/栅流动态变化值,系列功率密度条件下,对铁磁性材料和顺磁性材料实施脉冲加热试验。从电磁相互作用理论、热传导及物理冶金学理论出发,分别对感应脉冲加热物理过程和热透层深度与电、热参数之间的关系进行了深入的研究。根据涡流集中区物理性态,作者提出了铁磁材料感应加热周期内划分铁磁态、铁磁性向顺磁性转化态及顺磁态三个阶段的理论模型。由振荡管反射电阻与被加热材料物理性能参量之间的关系发现,产生三个阶段的根本压因是铁磁材料的自发磁感应强度和电阻率温度系数的热温特性,并在热传导理论分析和数据处理结果基础上建立了热透层(淬硬层)深度与感应加热电热参数之间的关系式。