基于COMSOL的电磁搅拌器有限元分析及其控制系统的研究

发布时间：2020-06-03 10:26

【摘要】：电磁搅拌是利用电磁力对金属熔液进行非接触搅拌,来改善铸坯内部和表面质量的有效方法。但由于电磁搅拌器工作环境的特殊性,有限元数值模拟是研究电磁搅拌现象的主要途径。对电磁搅拌器有限元模型的研究,是正确研究电磁搅拌现象和合理设计电磁搅拌器控制系统的前提和保障;同时,设计一套能在实验室环境下操作使用的电磁搅拌控制系统以实现对电磁搅拌技术的实验研究,能更好的了解电磁搅拌机理和验证有限元模型。因此本文对电磁搅拌器有限元耦合模型和电磁搅拌控制系统进行了深入研究。首先,本文以结晶器电磁搅拌器为研究对象,基于COMSOL软件对电磁搅拌器电磁场和流场的耦合模型进行了改进,建立了电磁搅拌作用下结晶器熔液流动的三维有限元耦合模型;并对电磁搅拌控制系统中的高频谐振感应加热、金属热传导和热膨胀进行了多空间维度多物理场的耦合建模。其次,分析了仿真结果,比较了两种耦合方式下,流体流速和液面波动的异同点,验证了改进型耦合模型的合理性和准确性,并研究不同电流频率和电流大小对磁通密度和电磁力变化和分布规律的影响。最后为验证改进后的电磁搅拌器耦合模型的准确性和合理性,对电磁搅拌控制系统进行软硬件设计并搭建了实验平台,包括建立电磁搅拌器驱动控制系统和高频谐振感应加热控制系统。通过实验分析研究了电磁搅拌过程,从而验证了改进型耦合模型的合理性以及本文电磁搅拌系统设计的可行性,为研究电磁搅拌器提供了物理实验方法。
【图文】：

图 1-3 电磁搅拌器的安装位置示意图.1-3 Diagram of installation position of electromagne搅拌。电磁搅拌器在结晶器区安装，搅拌方式都可用到结晶器电磁搅拌器上。

三相绕组星形连接Fig.1-4Three-phasewindingstarconnection
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TQ051.72

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本文编号：2694692