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.     

高频感应加热设备仿人智能控制及其仿真

提出了一种温度智能控制系统,论述了仿人智能控制（SHIC）算法的基本算法、特点及其在高频加热设备中的应用,对SHIC和常规PID算法的控制效果进行了数字仿真,结果表明SHIC具有良好的控制品质,用SHIC开发的控制系统更容易操作。该温度智能控制系统已经在西南某国防科研单位实际应用。     

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.     

IGBT高频感应加热电源的研制

以IGBT为开关元件,研制了15kW高频感应加热电源。对该电源的逆变电路、控制电路、驱动电路等进行了研究。实验结果表明:并联谐振逆变电路开关器件上流过的电流小,开关损耗低,电路简单,容易控制,适用于小功率感应加热电源。     

IGBT中联谐振感应加热电源的仿真研究

本文主要进行串联谐振式ＩＧＢＴ感应加热电源的仿真研究,重点探讨不同性质感应加热负载对串联谐振逆变电路所产生的影响,得出感性负载更适合自联断器件构成的串联谐振逆变回路。     

三维有限元法在横向磁通涡流感应加热中的应用

对镀锌生产线上连续运动的薄钢板的横向磁通感应加热过程应用了三维有限元分析.所采用的数学模型包含一组稳态涡流问题的偏微分方程和含运动媒质的傅立叶热传导方程,对涡流场和与之相耦合的温度场进行了计算.为了提高计算效率,对问题的简化和边界条件的处理进行了分析.为了使薄板表面的温度均匀分布,应用正交试验法对感应加热器的结构进行了优化.     

新型感应加热电源调功方式的仿真

针对现存各种感应加热电源调功方式的不足,提出了模糊-PI复合控制的调功方法。该方法综合了模糊控制与PI调节的优点,确定了模糊控制器与PI调节器的最佳参数,给出了模糊-PI复合控制器仿真模型。仿真实验表明,模糊-PI控制器完全满足控制要求,控制效果良好,具有控制精度高,响应速度快的优点。     

大型工件感应加热的有限差分模型分析

应用感应加热理论和热传导理论,建立大型工件的感应加热显示有限差分模型,分析渗透层对热量分布的影响。使用C++程序进行工件温度分布计算,并基于MATLAB得到温度场的仿真结果图。结果表明,由于集肤效应对感应加热涡流的影响,工件表面温度上升速度快且最终趋于稳定;模型计算速度快、精度高,可为实际工程提供参考。     

输油管线感应加热器的有限元模拟及其参数设计

我国大部分原油粘度高、含蜡多,常温下会凝固,长距离管输需采用加热输送。根据输油管线的特点,建立了适合于有限元数值模拟的计算模型。通过大型有限元商业软件OPERA对感应加热过程进行了模拟计算,得出涡流在钢管中的分布规律,以及稳态情况下管道中温度的分布规律。根据不同电流参数和线圈参数对感应加热效果的影响,提出了一种实际工程中感应加热器工艺参数的设计方法。     

基于ANSYS Workbench的内门架优化设计

本文以起吊设备内门架为研究对象,利用Solidworks软件建立其三维实体模型,并将模型导入ANSYS Workbench中进行有限元分析,得到内门架在最危险工况下的等效位移云图和等效应力云图,由图分析可得其强度和刚度均满足设计要求。然后以其立柱截面尺寸为设计变量,强度、刚度为约束条件,质量最小为目标对内门架进行多目标优化设计,结果显示优化后的内门架在质量减少12%的同时,静态性能也得到改善。     

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.     

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.     

基于ANSYS的电磁轴承径向磁场分布及特性分析

基于ANSYS软件对电磁轴承径向磁场分布和磁场力进行仿真与计算,得出径向磁感应强度、磁位矢量以及电磁力的数据,并将其导入到建模输入程序,再采取电磁场逆问题的方法,实现全永磁体的结构模型设计.     

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。     

Simulation and verification of machining deformation for composite materials

Prepreg properties including cure kinetics, cure shrinkage, and coefficient of thermal expansion were analyzed. A simulation method based on ＂element birth and death＂ method of Finite element analysis （FEA） was presented to simulate the cutting process and predict the machining deformation for composite laminates and stiffened panels. The comparisons between the simulation results and experimental data showed good agreement. It is found that residual stresses are the main source of machining deformation for composites and machining deformation is expected to happen only if there are stress gradients along the machining direction. There is no machining deformation for composite laminates due to its uniform stresses distribution in plane, while machining deformation can be observed obviously for T-shape stiffened composite panels. Attention should be paid to machining deformation to avoid the mismatch during assembly.     

有限元法计算偏心对径向磁轴承参数的影响

分别利用磁轴承的线性化模型和非线性有限元法(FEM)计算转子偏心时对磁力、电流刚度和位置刚度的影响,并通过算例进行了比较．结果表明,线性化模型不能完全预测主动磁轴承当转子偏心时的性能,而非线性FEM可以有效的解决这个问题,计算结果与实际情况更接近,从而为分析和设计主动磁轴承提供有力的依据．     

球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析

针对球磨机静压轴承经常发生烧瓦现象,基于热传导理论,对静压轴承油膜建立数值分析模型,并利用有限元分析软件ANSYS,得到了油膜温度场分布。研究表明：三维数值模拟分析可以揭示轴瓦面油膜温度分布,解决实际工程中由于油膜很薄导致静压轴承内部温度场无法直接测量获得的问题。油膜产生温升主要是受到剪切及系统发热造成,使得油液粘度变小,从而造成油膜的刚度和承载力等性能的改变。温度峰值区出现在靠近油膜边界处,为防止温升过高,可采取风冷、降低轴瓦比压等措施。分析结果对深入研究静压轴承运行过程中油膜的动态变化和传热机理、优化设计方案具有十分重要意义。