横向磁通在金属带材感应加热中的研究与分析

摘要

本文以感应加热为研究对象，对金属带材感应加热中的电磁场和温度场分别进行了详细的数值计算，建立了横向磁通感应加热问题的耦合场数学模型。为达到高效的计算，文章对研究问题进行了简化，在金属带材感应加热涡流场分析中，采用了A-Φ法建立方程，得出不同区域中电磁场控制方程及其相应的电流表达式；在对金属带材感应加热的温度场分析中，文章以傅立叶定律与热力学第一定律为基础，分别建立了稳态温度场方程和暂态温度场方程。同时，本文分别对涡流场与温度场方程进行了有限元计算，得出了金属带材表面的涡流分布、热源分布及最后的温度分布，并运用ANSYS软件平台对这些结果进行了仿真分析。 在对线圈和金属带材感应加热分析和建模的基础上，本文对线圈形状与涡流分布以及最终的温度分布关系进行了理论研究与数值仿真。设计和制作了几种不同形状的线圈，通过实验得出所设计线圈的优缺点，对横向磁通感应加热装置的线圈设计提出了建议。数值计算结果表明，根据以上建议设计的线圈在感应加热装置的出口处能够产生较为均匀的温度分布。 在理论分析的基础上，对横向磁通感应加热系统进行了具体的设计实现。通过实验结果验证横向磁通感应加热系统对频率的要求大大降低，频率的降低使得无功功率相应降低，提高了电源的工作效率，节约了能源，具有重要的推广价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1感应加热原理及特点

1.2感应加热电源的现状及其发展趋势

1.3选题意义及主要工作

第二章感应加热方式的研究及选择

2.1纵向磁通感应加热

2.2横向磁通感应加热

2.3数值分析方法及应用软件介绍

2.4本章小结

第三章金属带材感应加热涡流场和温度场的有限元数值分析

3.1金属带材感应加热电磁场有限元数值分析

3.2金属带材感应加热温度场有限元数值分析

3.3本章小结

第四章金属带材感应加热的有限元分析的ANSYS计算

4.1有限元分析

4.2 ANSYS的典型分析过程

4.3数值模拟计算模型的建立

4.4感应加热数值模拟计算的几个关键问题的处理方法

4.5 ANASYS模拟加热的基本过程和结果

4.6本章小结

第五章线圈形状对电磁场与温度场分布的影响

5.1线圈形状与电磁场分布的关系

5.2线圈形状与温度场分布的关系

5.3横向磁通感应加热线圈的设计

5.4本章小结

第六章金属带材横向磁通感应加热的试验分析

6.1基于横向磁通感应加热的试验电源的系统构成

6.2试验结果与分析

6.3本章小结

第七章结论与展望

致谢

参考文献

附录