钢板移动式感应加热温度分布规律研究

发布时间：2017-10-19 15:42

  本文关键词：钢板移动式感应加热温度分布规律研究

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【摘要】：移动式感应加热主要是利用钢板中感应涡流的焦耳热效应进行加热,与传统加热方法相比,它具有热效率高、误差控制精确、环境污染少、安全性能高、便于自动化操作等优点,在工程实践上已得到广泛的应用。随着对加工工艺及变形精度要求的不断提高,相对于传统的实验设计方法,数值模拟技术更加便捷且成本更低,对感应加热技术的应用有更大的推动作用。本文采用数值模拟的方法研究高频移动式感应加热过程中温度场的分布特性。 本文中首先对高频移动式感应加热的原理进行了详细的介绍,主要包括麦克斯韦方程组、移动式感应加热过程中的电磁场以及温度场分析。同时,也对数值计算软件COMSOL Multiphysics的分析流程及频率选择进行简要介绍。 然后对移动式高频感应加热过程中影响因素对钢板温度场的影响进行数值分析。首先,对移动式感应加热实验的设备以及实验方案进行介绍,获取相应方案的温度场实验数据；其次,建立相应的有限元模型进行数值模拟,将实测数据与数值模拟数据进行对比,以验证数值模拟方法的有效性；最后在数值模拟有效性的基础上,应用数值模拟的方法对移动式感应加热过程中的主要影响因素(如加热速度、电流密度、电源频率、板厚以及空气间隙)对温度场最终分布的影响进行了详细的分析与讨论。 在本文的最后一部分进行了移动式感应加热温度场分布特性的拓展性研究。主要研究钢板厚度方向的温度分布规律,建立温度场分析模型,并验证了模型的有效性；基于量纲分析法,研究满足相似准则的钢板温度场的相似性规律。
【关键词】：船舶工程 船体板 高频感应加热 温度场相似性 三维数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U671
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 本文的研究背景8-11
• 1.2 感应加热简介11-12
• 1.3 船体板感应加热水火弯板的研究现状12-15
• 1.4 本文的主要工作15-16
• 2 钢板移动式感应加热原理及应用软件介绍16-23
• 2.1 麦克斯韦方程组介绍16-17
• 2.2 感应加热基本原理17-20
• 2.2.1 磁场分析17-18
• 2.2.2 温度场分析18-20
• 2.3 应用软件介绍20-22
• 2.3.1 COMSOL Multiphysics20-21
• 2.3.2 运用软件进行温度场求解流程21-22
• 2.4 小结22-23
• 3 钢板移动式感应加热温度场的实验与数值模拟23-37
• 3.1 移动式感应加热实验23-26
• 3.1.1 实验设备及测量仪器介绍23-25
• 3.1.2 实验方案25-26
• 3.2 有限元模型介绍26-29
• 3.2.1 计算模型26-27
• 3.2.2 材料的热物理参数及电学参数27-28
• 3.2.3 热源特征28
• 3.2.4 数值计算结果与实验结果对比28-29
• 3.3 钢板移动式感应加热影响因素分析29-35
• 3.3.1 加热速度对温度场的影响30-31
• 3.3.2 电流密度对温度场的影响31-32
• 3.3.3 频率对温度场的影响32-33
• 3.3.4 板厚对温度场的影响33-34
• 3.3.5 空气间隙对温度场的影响34-35
• 3.4 小结35-37
• 4 钢板移动式感应加热温度场分布的相似性研究37-54
• 4.1 厚度方向温度分布规律37-43
• 4.1.1 不同厚度温度分布38-41
• 4.1.2 温度场的分析模型41-42
• 4.1.3 分析模型验证42-43
• 4.2 温度场分布相似性研究43-52
• 4.2.1 量纲分析法44-45
• 4.2.2 温度场相似性准则45-48
• 4.2.3 不同尺寸钢板温度场相似性准则的验证48-52
• 4.3 小结52-54
• 5 总结与展望54-56
• 5.1 工作总结54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60-61

【参考文献】

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本文编号：1061936