导磁体对感应熔炼磁场/温度场影响特性及数值优化分析
发布时间：2021-10-15 20:22
感应熔炼炉线圈外周边设置有均匀分布的导磁体,起到约束线圈漏磁向外扩散、提高熔炼效率的作用。本文以感应加热数值仿真为基础,研究了叠制结构导磁体电阻率的处理方法,分析了非线性材料磁导率线性化的求解设定问题,建立了感应加热三维谐波分析中导磁体对磁场/温度场的优化求解方法,揭示了导磁体的几何参数与结构布局对感应熔炼炉工件区域磁场和温度场的影响规律。主要研究内容和结果有:（1）根据导磁体的材料特性及电磁场的集肤效应原理,建立了谐波磁场仿真中导磁体叠制特性的处理办法及其电阻率的确定方法。研究发现,对导磁体硅钢片电阻率进行一定倍数放大,既能体现叠制结构导磁体的涡流抑制作用,又能反映导磁体的集肤效应现象,该方法解决了采用整体式导磁体代替多层绝缘叠制导磁体开展磁场仿真的精度要求。（2）依据ANSYS不同单元类型的求解特性,借助二维谐波磁场非线性求解单元,确定出导磁体合适的相对磁导率,提出了非线性材料导磁体在三维谐波磁场中线性分析的求解方法。（3）通过二维谐波磁场/温度场仿真分析,揭示了导磁体高度、厚度、结构布局等对炉料空气区域磁感应强度的影响规律,研究了导磁体参数优化后工件的温度分布特性。结果表明,导磁...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 感应加热的数值模拟研究现状
1.2.2 感应加热中导磁体的研究现状
1.3 课题主要研究内容
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究技术路线
第二章 感应加热原理及数学模型
2.1 引言
2.2 感应加热基本原理
2.3 电磁场基本理论
2.3.1 集肤效应
2.3.2 利用MATLAB对计算结果进行仿真
2.3.3 透入深度
2.3.4 邻近效应及圆环效应
2.4 电磁场数学模型
2.5 温度场数学模型
2.6 本章小结
第三章 导磁体的电阻率及磁导率线性化的处理方法
3.1 引言
3.2 感应熔炼炉模型
3.2.1 感应熔炼炉有限元模型
3.2.2 二维模型建立
3.2.3 三维模型建立
3.3 单元类型及求解方法
3.3.1 二维单元类型及求解方法
3.3.2 三维单元类型及求解方法
3.4 感应熔炼炉工作参数及材料特性
3.4.1 感应熔炼炉工作参数
3.4.2 材料特性
3.5 导磁体
3.5.1 叠制结构导磁体电阻率的处理方法
3.5.2 非线性导磁体磁导率的线性化求解
3.6 本章小结
第四章 导磁体二维几何结构对磁场/温度场的影响特性分析
4.1 引言
4.2 导磁体对磁感应强度的影响
4.3 导磁体几何参数对磁感应强度的影响
4.3.1 导磁体高度
4.3.2 导磁体厚度
4.3.3 导磁体结构
4.4 短路环等其他影响因素
4.5 二维温度场分析
4.5.1 温度云图对比分析
4.5.2 节点温度数据对比
4.6 本章小结
第五章 导磁体周向三维分布对磁场/温度场的影响特性
5.1 引言
5.2 导磁体原始间距对磁场分布的影响
5.3 增加导磁体周向占比对磁场的影响
5.3.1 增加导磁体周向宽度对磁场的影响
5.3.2 增加导磁体块数对磁场的影响
5.4 导磁体周向宽度和块数优化参数对磁场的影响
5.5 导磁体高度、厚度优化参数下的三维温度场分布
5.6 导磁体高度优化参数对熔炼加工的实际生产验证
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读工学硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬态电磁场三维时域有限差分模拟研究[J]. 张双狮,雷朝军,刘迎辉,牛新建,魏彦玉. 电子科技大学学报. 2019(01)
[2]感应加热的温度场仿真模拟计算及探讨[J]. 孙格平,杨秀霞,马大江,朱学刚,万敏. 大型铸锻件. 2018(05)
[3]基于ANSYS软件的有限元分析[J]. 朱旭,霍龙,景延会,张扬. 科技创新与生产力. 2018(07)
[4]中频炉在铸钢生产中的应用[J]. 史明,陈瑞. 铸造. 2018(01)
[5]电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模[J]. 张长庚,杨庆新,李永建. 电工技术学报. 2017(11)
[6]电磁技术在连铸过程中的应用与发展[J]. 幸伟. 宽厚板. 2017(02)
[7]感应加热与传统加热模式大型筒节加热效果研究[J]. 孙建亮,邱丑武,毕雪峰,王实. 机械工程学报. 2017(10)
[8]大型筒节感应加热过程电磁-热耦合有限元仿真[J]. 孙建亮,邱丑武,彭艳,董志奎,常荣伟. 钢铁. 2016(11)
[9]真空感应冶炼中熔体流场和温度场的计算机模拟[J]. 王玮东,马颖澈,周理想,刘奎,王林涛,张建国. 热加工工艺. 2016(19)
[10]钢绞线丝间变形与感应加热效果数学模型的研究[J]. 程亚平,李志刚,张强. 应用数学和力学. 2016(09)
博士论文
[1]基于高频感应加热的大模数齿轮轧制成形及微观组织研究[D]. 付晓斌.北京科技大学 2018
[2]中国钢铁企业效率与污染物配额分配研究[D]. 陈丽莉.北京科技大学 2018
[3]利用电磁感应加热的钢包出钢技术工业应用的可行性研究[D]. 刘兴安.东北大学 2015
[4]钢棒生产线感应加热过程的数值模拟及实验研究[D]. 赵前哲.华北电力大学 2013
[5]连铸直轧电磁感应补偿加热过程数值模拟技术的研究与开发[D]. 刘浩.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]炼钢与轧制工艺对低温环境用钢力学性能的影响[D]. 胡丞杨.武汉科技大学 2018
[2]基于ANSYS有限元模拟的铜/钢高频电磁感应焊温度场[D]. 彭佩基.南京理工大学 2018
[3]热轧板坯感应加热过程计算机仿真研究[D]. 程晓明.杭州电子科技大学 2018
[4]曲轴电磁感应淬火及材料力学性能预测模拟研究[D]. 李宗键.北京理工大学 2016
[5]连铸直轧板坯感应加热过程的有限元模拟[D]. 刘剑.燕山大学 2016
[6]曲面模具点式感应淬火的数值模拟研究[D]. 高恺.武汉理工大学 2014
[7]中频感应加热炉温度控制技术研究[D]. 刘自理.西安石油大学 2013
[8]中频感应电炉熔炼过程中电磁场与温度场的数值模拟技术研究[D]. 杨冬.华中科技大学 2012
[9]硅钢材料的磁化特性及其磁路分析的研究[D]. 邓聘.华北电力大学 2012
[10]钢板高频感应加热过程中温度场的数值研究[D]. 杨玉龙.大连理工大学 2011
本文编号：3438570
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 感应加热的数值模拟研究现状
1.2.2 感应加热中导磁体的研究现状
1.3 课题主要研究内容
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究技术路线
第二章 感应加热原理及数学模型
2.1 引言
2.2 感应加热基本原理
2.3 电磁场基本理论
2.3.1 集肤效应
2.3.2 利用MATLAB对计算结果进行仿真
2.3.3 透入深度
2.3.4 邻近效应及圆环效应
2.4 电磁场数学模型
2.5 温度场数学模型
2.6 本章小结
第三章 导磁体的电阻率及磁导率线性化的处理方法
3.1 引言
3.2 感应熔炼炉模型
3.2.1 感应熔炼炉有限元模型
3.2.2 二维模型建立
3.2.3 三维模型建立
3.3 单元类型及求解方法
3.3.1 二维单元类型及求解方法
3.3.2 三维单元类型及求解方法
3.4 感应熔炼炉工作参数及材料特性
3.4.1 感应熔炼炉工作参数
3.4.2 材料特性
3.5 导磁体
3.5.1 叠制结构导磁体电阻率的处理方法
3.5.2 非线性导磁体磁导率的线性化求解
3.6 本章小结
第四章 导磁体二维几何结构对磁场/温度场的影响特性分析
4.1 引言
4.2 导磁体对磁感应强度的影响
4.3 导磁体几何参数对磁感应强度的影响
4.3.1 导磁体高度
4.3.2 导磁体厚度
4.3.3 导磁体结构
4.4 短路环等其他影响因素
4.5 二维温度场分析
4.5.1 温度云图对比分析
4.5.2 节点温度数据对比
4.6 本章小结
第五章 导磁体周向三维分布对磁场/温度场的影响特性
5.1 引言
5.2 导磁体原始间距对磁场分布的影响
5.3 增加导磁体周向占比对磁场的影响
5.3.1 增加导磁体周向宽度对磁场的影响
5.3.2 增加导磁体块数对磁场的影响
5.4 导磁体周向宽度和块数优化参数对磁场的影响
5.5 导磁体高度、厚度优化参数下的三维温度场分布
5.6 导磁体高度优化参数对熔炼加工的实际生产验证
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读工学硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬态电磁场三维时域有限差分模拟研究[J]. 张双狮,雷朝军,刘迎辉,牛新建,魏彦玉. 电子科技大学学报. 2019(01)
[2]感应加热的温度场仿真模拟计算及探讨[J]. 孙格平,杨秀霞,马大江,朱学刚,万敏. 大型铸锻件. 2018(05)
[3]基于ANSYS软件的有限元分析[J]. 朱旭,霍龙,景延会,张扬. 科技创新与生产力. 2018(07)
[4]中频炉在铸钢生产中的应用[J]. 史明,陈瑞. 铸造. 2018(01)
[5]电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模[J]. 张长庚,杨庆新,李永建. 电工技术学报. 2017(11)
[6]电磁技术在连铸过程中的应用与发展[J]. 幸伟. 宽厚板. 2017(02)
[7]感应加热与传统加热模式大型筒节加热效果研究[J]. 孙建亮,邱丑武,毕雪峰,王实. 机械工程学报. 2017(10)
[8]大型筒节感应加热过程电磁-热耦合有限元仿真[J]. 孙建亮,邱丑武,彭艳,董志奎,常荣伟. 钢铁. 2016(11)
[9]真空感应冶炼中熔体流场和温度场的计算机模拟[J]. 王玮东,马颖澈,周理想,刘奎,王林涛,张建国. 热加工工艺. 2016(19)
[10]钢绞线丝间变形与感应加热效果数学模型的研究[J]. 程亚平,李志刚,张强. 应用数学和力学. 2016(09)
博士论文
[1]基于高频感应加热的大模数齿轮轧制成形及微观组织研究[D]. 付晓斌.北京科技大学 2018
[2]中国钢铁企业效率与污染物配额分配研究[D]. 陈丽莉.北京科技大学 2018
[3]利用电磁感应加热的钢包出钢技术工业应用的可行性研究[D]. 刘兴安.东北大学 2015
[4]钢棒生产线感应加热过程的数值模拟及实验研究[D]. 赵前哲.华北电力大学 2013
[5]连铸直轧电磁感应补偿加热过程数值模拟技术的研究与开发[D]. 刘浩.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]炼钢与轧制工艺对低温环境用钢力学性能的影响[D]. 胡丞杨.武汉科技大学 2018
[2]基于ANSYS有限元模拟的铜/钢高频电磁感应焊温度场[D]. 彭佩基.南京理工大学 2018
[3]热轧板坯感应加热过程计算机仿真研究[D]. 程晓明.杭州电子科技大学 2018
[4]曲轴电磁感应淬火及材料力学性能预测模拟研究[D]. 李宗键.北京理工大学 2016
[5]连铸直轧板坯感应加热过程的有限元模拟[D]. 刘剑.燕山大学 2016
[6]曲面模具点式感应淬火的数值模拟研究[D]. 高恺.武汉理工大学 2014
[7]中频感应加热炉温度控制技术研究[D]. 刘自理.西安石油大学 2013
[8]中频感应电炉熔炼过程中电磁场与温度场的数值模拟技术研究[D]. 杨冬.华中科技大学 2012
[9]硅钢材料的磁化特性及其磁路分析的研究[D]. 邓聘.华北电力大学 2012
[10]钢板高频感应加热过程中温度场的数值研究[D]. 杨玉龙.大连理工大学 2011
本文编号：3438570
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