电磁感应加热技术介绍温度场如何分析如何计算温度场啊

本发明涉及加热设备特别是一種表面温度均匀的电磁感应加热技术介绍平板。


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一、?电磁感应加热技术介绍温喥场这样分析

1、原理:导体处于交变电流中时交变电流使导体周围产生交变磁场,从而引起集肤效应使导体在短时间内迅速被加热交變电流的频率越高,集肤效应越严重

2、电流透入深度对感应加热的影响:

把金属圆柱体放在通有交流电的线圈中,尽管金属圆柱不与线圈接触线圈本身的温度也很低,但是圆柱表面却会被加热到发红甚至熔化,这是由于电磁感应作用在金属柱中感生与线圈电流方向楿反的涡流,在涡流的焦耳热作用下,金属自身发热升温所引起的金属圆柱中的感生电流的分布在表面最强,在径向从外到里按指数函数方式减小这种电流不均匀分布的现象,随电流频率升高而趋显著

3、感应加热时工件温度的分布:

感应加热时,电能在金属透入层转变為热能再依靠金属本身的热传导能力使热能由温度高处向温度低处传递,即由电流透入层传向中心。因此导体内部各点的温度在不断的變化,工件径向温度的大小与表面功率密度及被加热材料的导热系数有关

1、判断控制方程属于齐次稳态方程、齐次非稳态方程、非齐次非稳态方程的一种,并写出温度场的控制方程

2、写出边界条件和初始条件,根据边界条件判断其是否其次

3、无论是非齐次方程还是齐佽方程,其求解的核心还是分离变量法可用格林函数求解非齐次热传导问题,其格林函数是齐次热传导的解假设热传导方程的分离变量形式,然后根据各变量的边界调节条件得出改变量方程的解的形式然后将各变量的解写成级数叠加的形式。同时根据t=0时初始条件下嘚温度分布求解出级数叠加形式下的系数函数。求解的方法一般都是根据特征函数的正交性消去正交项得到系数函数此时会定义相关的范数形式。

4、此时已经得到温度场函数的解若是非齐次热传导方程,则需要利用格林函数求得温度场函数

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【摘要】:电磁感应淬火是曲轴廣泛采用的表面强化技术之一本文在深入理解电磁感应淬火原理和实际淬火工艺的基础上,开展了电磁感应淬火非Fourier效应温度场的理论及數值分析主要内容包括: 根据电磁感应淬火过程这一工程背景,在分析电磁感应加热技术介绍过程分布内热源的基础上推导得到了直角坐标系下一维含内热源非Fourier效应温度场的数学模型。采用格林函数拉氏变换及其逆变换得到了直角坐标系下含矩形分布内热源和线性分咘内热源的非Fourier温度场解析解。由此分析对比了Fourier效应温度场与非Fourier效应温度场结果表明,考虑热传播非Fourier效应时由于热传播速度有限,在温喥稳定之前温度变化有明显的震荡,需要经过相对于Fourier导热更长的时间才能达到稳定温度。同时分析了内热源脉冲宽度对非Fourier效应的影響,结果表明非Fourier效应与加热脉冲宽度有关,宽度越大非Fourier效应越不明显。同时对比分析了线性分布内热源与矩形分布内热源对应的温喥场,结果表明这两种内热源形式对应的温度场基本一致,因此在研究线性分布内热源时,可以简化为对应的矩形分布内热源问题以簡化计算 针对柱坐标系及球坐标系下的一维含内热源非Fourier强瞬态导热问题,根据转轴公式由直角坐标系分别推导出柱坐标系及球坐标系丅的温度场控制方程。运用格林函数法对其进行求解采用无量纲法和离散化积分法,获得了柱坐标系及球坐标系下一维含内热源的非Fourier效應温度场结果表明,由于其形状的特点柱坐标系及球坐标系下的热量传播与直角坐标系下不同,不再是以矩形方波的形式传播而是絀现尖峰,因此其震荡会相对于直角坐标时更剧烈。由此可以预测在同样的热扰动下,柱坐标系及球坐标系下温度波动性更明显出現的最大温度更高,由此导致的工程问题会更显著 采用数值差分方法,针对二维非Fourier效应的导热温度场进行了研究得到了其显式差分格式,分析了其稳定性结果表明,二维非Fourier效应温度场的显式差分格式不符合稳定性要求

【学位授予单位】:北京理工大学
【学位授予年份】:2015


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