橫向磁通感應(yīng)加熱及其優(yōu)化問(wèn)題的研究.pdf

1、連續(xù)運(yùn)動(dòng)帶材的橫向磁通感應(yīng)加熱問(wèn)題涉及含運(yùn)動(dòng)參數(shù)三維非線性渦流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的耦合分析,屬當(dāng)今國(guó)外電氣工程、材料科學(xué)與工程及冶金工程領(lǐng)域中交叉研究的熱門課題.建立了橫向磁通感應(yīng)加熱問(wèn)題的耦合場(chǎng)數(shù)學(xué)模型.渦流場(chǎng)的計(jì)算采用了A-φ法,為了達(dá)到高效的計(jì)算對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了必要、合理的簡(jiǎn)化并對(duì)邊界條件進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析.對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的帶材分別建立了穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)方程與暫態(tài)溫度場(chǎng)方程.對(duì)渦流場(chǎng)與溫度場(chǎng)方程分別應(yīng)用伽遼金法進(jìn)行了離散,完成了連續(xù)運(yùn)動(dòng)帶材三維非線性耦合

2、場(chǎng)的有限元計(jì)算,給出了帶材表面的渦流分布、熱源分布以及最終的溫度分布,并對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行了分析.針對(duì)帶材連續(xù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),提出了"熱源平移法",該方法通過(guò)沿帶材運(yùn)動(dòng)反方向以單元格的形式平移帶材中的熱源來(lái)取代帶材的連續(xù)運(yùn)動(dòng),在帶材步進(jìn)過(guò)程中熱源分布方便地從帶材的一個(gè)位置"拷貝"到下一個(gè)位置.采用這一方法使得溫度場(chǎng)的每次計(jì)算可以采用相同的熱源分布,無(wú)需重新計(jì)算渦流場(chǎng),大大縮短了橫向磁通感應(yīng)加熱耦合場(chǎng)數(shù)值仿真的時(shí)間.對(duì)線圈形狀與渦流分布以及最終的

3、溫度分布的關(guān)系進(jìn)行了理論研究與數(shù)值仿真,研究結(jié)果表明,帶材表面的渦流分布可以近似為線圈形狀在帶材表面的投影,進(jìn)而要得到均勻的溫度分布,在運(yùn)動(dòng)方向上,線圈投影面積應(yīng)該相等.又考慮到帶材的邊緣效應(yīng)與其他參數(shù)對(duì)溫度分布的影響,對(duì)橫向磁通感應(yīng)加熱裝置的線圈設(shè)計(jì)提出了建議.數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,根據(jù)這些建議所設(shè)計(jì)的線圈在感應(yīng)加熱裝置的出口處能夠產(chǎn)生較為均勻的溫度分布.利用有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本,分別建立了橫向磁通感應(yīng)加熱裝置出口處平