基于ANSYS的感应加热系统高精度仿真研究

【摘要】感应加热利用在工件中产生的涡流对工件进行加热，具有效率高、控制精确、污染少等特点，被广泛地应用于炼钢等工业生产之中。传统连铸坯感应加热器设计方法是在工程计算基础上，反复进行试验，改变设计参数的过程。这种方法耗时费力，并且成本高、周期长。随着计算机技术的不断发展，通过数值模拟技术得到结果的精度和速度不断提高，数值模拟技术在感应加热器设计与控制中也显得越来越重要。本研究从电磁感应加热基础理论及实际工况入手，在现有常规的有限元算法基础上，增加了对感应加热前温度分布不均匀、感应线圈电流随时间变化、连铸坯所处环境温度变化等实际影响因素的考虑，建立更为精确的有限元模型进行模拟计算，实现对感应加热过程精确仿真。研究得出的主要结论为：(1)通过有限元改进算法，结合实际工厂参数，将感应加热过程分为热送、加热、均热三个阶段模拟，取出三个阶段的截面温度分布，关键路径曲线及关键点温度变化曲线进行分析，发现了连铸坯在感应加热过程的温度分布及变化规律。然后将模拟的结果与实际测量数据进行比较，验证了模拟方法的高精度性。(2)研究线圈内方孔尺寸、电流频率、感应线圈电流大小、感应器间距、环境温度以及炉内温度等因素对感应加热效果的影响，得出了相应结论，用来指导感应器设计。(3)根据连铸坯感应加热的实际生产过程，结合Ansys有限元分析软件，设计了感应加热仿真原型系统，用于感应器设计。
【作者】吴坤；
【导师】徐哲；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，系统工程，2014，硕士
【关键词】连铸坯；感应加热；有限元模拟；影响因素；

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