感应加热磁热耦合场数值模拟及温度回归分析

发布时间：2017-05-01 17:00

  本文关键词：感应加热磁热耦合场数值模拟及温度回归分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在船体外板水火成形工艺的实际加工和机械自动化加工试验中，研究发现使用氧—乙炔火焰热源存在很多难以解决的问题和局限，为此本文提出了采用电磁感应加热取代氧—乙炔火焰加热，以从根本上解决这些困扰问题，提高钢板水火成形的速度和质量，改善工人的劳动环境条件，并节约能源。本论文课题源于实验室研究项目“电磁感应加热在水火弯板工艺中的应用研究”，通过理论、数值模拟与试验相结合的方法，就以下内容进行了研究： 1．电磁感应加热的机理及优点。从电磁感应加热的原理及能量传递的角度出发，探讨电磁感应加热过程的机理，加热过程中影响能量大小的参数，能量的损失以及感应加热的优点；并根据试验研究的需要，对感应加热电源的选择做了一定的分析。 2．钢板电磁感应加热的电磁场和温度场数值模拟计算。为了从理论角度分析掌握电磁感应加热的机理，需要对钢板电磁感应线状加热模型进行简化，建立相应的数值分析模型，并利用有限元方法对相应模型进行数值计算，得出钢板局部的电磁场分布和温度场的分布规律。 3．影响加热的参数主要有电流密度、电流频率和加热时间，，通过对不同参数组合分别进行电磁—热耦合场数值模拟计算，分析各参数对钢板加热后温度分布的影响关系；根据分析结果，对不同加热参数组合情况下的试验测量数据进行回归分析，建立加热过程中钢板表面温度的回归数学模型。 (4)通过试验测量与数值模拟计算，与回归方程计算出的结果进行比较，并对温度的回归数学模型进行试验验证和分析。 通过以上研究，本文揭示了钢板局部电磁感应线加热的温度场分布规律，并得出温度参数的回归模型，为后续的热弹塑性分析和进一步的实验研究提供有价值的参考。 5．在总结前期研究成果的基础上，提出了下阶段要继续开展的工作和需要解决的关键问题。
【关键词】：水火弯板工艺 感应加热 电磁-热耦合场 数值模拟 回归分析 数学模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U671
【目录】：

• 0 前言7-11
• 1 电磁感应加热的机理及优点11-18
• 1.1 感应加热原理与涡流分布特性11-12
• 1.2 感应加热的机理12-13
• 1.3 电磁场在金属中的建立时间13-14
• 1.4 感应加热的能量参数14-15
• 1.5 感应加热的能量损失15-16
• 1.5.1 热传导定律15
• 1.5.2 对流传热定律15
• 1.5.3 辐射传热定律15-16
• 1.5.4 感应加热系统本身的能量损失16
• 1.6 感应加热的优点16-18
• 2 钢板电磁感应加热电磁场有限元数值模拟18-26
• 2.1 电磁场基本理论18-21
• 2.1.1 安培环路定律18
• 2.1.2 法拉第电磁感应定律18
• 2.1.3 高斯电通定律18
• 2.1.4 高斯磁通定律18-19
• 2.1.5 Maxwell方程组的微分形式19-21
• 2.1.6 电磁场中常见边界条件21
• 2.2 感应加热电磁场有限元模型21-26
• 2.2.1 钢板局部线加热模型21-22
• 2.2.2 数学模型22
• 2.2.3 电磁场有限元解法22-26
• 3 钢板电磁感应加热温度场有限元数值模拟26-30
• 3.1 钢板电磁感应线加热过程的工艺特点26
• 3.2 温度场数学模型的建立26-27
• 3.3 温度场的有限元解法27-30
• 3.3.1 空间域的离散27-28
• 3.3.2 时间域的离散28-30
• 4 钢板电磁-热耦合场数值模拟分析30-43
• 4.1 电磁-热耦合场的分析方法30-31
• 4.2 钢板电磁感应加热过程电磁-热耦合场分析31-41
• 4.2.1 电磁场有限元分析模型31
• 4.2.2 热分析有限元模型31-32
• 4.2.3 计算分析32-41
• 4.2.3.1 电流密度Js变化34-37
• 4.2.3.2 电源频率f变化37-40
• 4.2.3.3 时间t变化40-41
• 4.3 小结41-43
• 5 钢板电磁感应加热的温度回归模型的建立及分析43-55
• 5.1 多元线性回归分析简介43-44
• 5.2 逐步回归分析简介44-46
• 5.3 逐步回归分析程序46-48
• 5.4 温度回归模型的建立及分析48-52
• 5.4.1 回归模型的建立48-49
• 5.4.2 回归模型的计算分析49-52
• 5.5 温度数学模型的试验验证与分析52-55
• 6 钢板电磁感应线加热试验研究55-61
• 6.1 感应加热电源及试验装置55-57
• 6.2 Raytek Marathon系列MR1S型非接触式红外温度侧量仪简介57-58
• 6.3 感应加热试验分析58-61
• 7 总结与展望61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-68

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