利用Comsol模拟感应加热仿真案例
本文摘要（由AI生成）：
这段文字主要介绍了电磁感应加热的原理、模型设计和模拟结果。首先介绍了感应加热的原理，指出其基本组成包括感应线圈、交流电源和工件。然后，采用铜线圈加热线圈中心位置的椭球型铝块工件为案例，详细介绍了模型设计，包括几何模型及材料参数、物理场设置、网格剖分与求解等。最后，展示了计算得到的电磁场和温度场分布。
1.
感应加热
感应加热是利用电磁感应方法使被加热材料内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感应线圈，交流电源和工件。根据加热对象不同，可以把线圈制作成不同的形状。线圈和电源相连，电源为线圈提供交变电流，流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场，该磁场使工件产生涡流来加热。
图1.感应加热现象
感应加热现象用途广泛，表格中列出了常见的使用场合。
1.
感应加热
感应加热
感应加热是利用电磁感应方法使被加热材料内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感应线圈，交流电源和工件。根据加热对象不同，可以把线圈制作成不同的形状。线圈和电源相连，电源为线圈提供交变电流，流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场，该磁场使工件产生涡流来加热。
图1.感应加热现象
感应加热现象用途广泛，表格中列出了常见的使用场合。
2.
模型设计
2.1几何模型及材料参数
本案例搭建了三维电磁感应加热模型，采用铜线圈加热线圈中心位置的椭球型铝块工件，实现线圈通电对铝块进行感应加热的效果。设计模型和材料参数设置如下所示。
图2.计算模型
图3.材料参数
2.2物理场设置
电磁感应加热的计算物理场选择磁场和固体传热场，多物理场耦合方式为电磁热-感应加热。
图4.物理场设置
2.3网格剖分与求解
网格划分选择四面体网格，考虑到集肤效应，线圈导体网格做细化处理，划分的网格质量分布图如下所示。计算方式采用50Hz频域求解电磁场，稳态计算传热场。
图5.网格质量分布图
2.
模型设计
2.1几何模型及材料参数
本案例搭建了三维电磁感应加热模型，采用铜线圈加热线圈中心位置的椭球型铝块工件，实现线圈通电对铝块进行感应加热的效果。设计模型和材料参数设置如下所示。
图2.计算模型
图3.材料参数
2.2物理场设置
电磁感应加热的计算物理场选择磁场和固体传热场，多物理场耦合方式为电磁热-感应加热。
图4.物理场设置
2.3网格剖分与求解
网格划分选择四面体网格，考虑到集肤效应，线圈导体网格做细化处理，划分的网格质量分布图如下所示。计算方式采用50Hz频域求解电磁场，稳态计算传热场。
图5.网格质量分布图
3.
结果展示
计算得到的电磁场和温度场分布如下所示。
图6.磁通密度分布
图7.工件温度场分布
图8.导体和工件温度场分布
3.
结果展示
计算得到的电磁场和温度场分布如下所示。
图6.磁通密度分布
图7.工件温度场分布
图8.导体和工件温度场分布
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首次发布时间：2024-03-17
最近编辑：8月前
硕士
|
仿真工程师，...
Comsol工程师，研究方向多物理场
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