【摘 要】
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多线圈薄板电磁加热的数据仿真分析为温度控制系统提供了有效的建模依据,但由于工业加热模具的不规则性,无法适应其建模需求。本文在薄板电磁加热研究基础上开展假设研究,将薄板以及薄板上固定位置的圆柱体定义为不规则工件,以圆柱体高度对温度影响问题为研究方向,探究工件表面温度分布情况,分析不同参数对其仿真结果的影响并展开研究,为该种模型下不规则工件的电磁加热系统以及后续研究者提供一种仿真分析手段与数据支持。本
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多线圈薄板电磁加热的数据仿真分析为温度控制系统提供了有效的建模依据,但由于工业加热模具的不规则性,无法适应其建模需求。本文在薄板电磁加热研究基础上开展假设研究,将薄板以及薄板上固定位置的圆柱体定义为不规则工件,以圆柱体高度对温度影响问题为研究方向,探究工件表面温度分布情况,分析不同参数对其仿真结果的影响并展开研究,为该种模型下不规则工件的电磁加热系统以及后续研究者提供一种仿真分析手段与数据支持。本文首先分析该模型下工件的特性并根据电磁加热问题建立磁场,涡流场以及温度场的边界条件数学模型。利用ANSYS进行有限元分析,建立电磁加热模型并进行数值分析,分析多线圈结构排布下磁场,涡流场及温度场的分布情况,以及电流强度、加热频率对工件表面温度分布的影响。其次在保持其余参数不变的情况下,针对不同电磁线圈结构进行仿真结果的比较与分析。通过多线圈与传统的单线圈对比,采用不同相位励磁矩阵式多线圈结构与蜂窝状多线圈排布结构对比,得知矩阵式多线圈排布优于单线圈与多线圈蜂窝状排布,以多线圈阵列式排布为线圈主要研究模型,针对工件建立基础数学模型,通过不同柱体高度,电流强度,通电频率,气隙大小等参数对不规则工件进行电磁加热进行分析,得到相应的温度场结果。同时,采用直接耦合法进行参数验证,使用最小二乘法进行机器学习,对温度进行的验证和预测,从而得到不同参数下的温度梯度曲线,最后得出分析结果。对结果分析得出,工件表面温度与温差和电流强度及频率成正相关,与气隙大小,柱体高度成负相关,其优先级为气隙>电流强度>柱体高度>频率,即在特定情况下通过调节其参数变化从而调节温度分布。其次在结构上,多线圈优于单线圈,阵列式排布优于蜂窝状排布,弯曲矩形线圈优于圆形线圈。以上分析结果为不规则工件的电磁加热系统提供参数相关性,并为后续研究者提供了一种有效的仿真分析手段。
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