電磁熱的案例
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
01
案例背景
電磁爐是日常生活中常見的家用電器，它是利用電磁感應原理對食物進行加熱，電磁爐的托盤是陶瓷材料，交變電流在線圈中的產生磁場，電磁爐鍋底放到托盤上，鍋體底部切割磁力線產生渦流，從而使鍋體本身發熱，用來加熱食物。
本案例采用INTESIM-Multiphysics分析軟件，對電磁爐物體加熱模型進行電磁-熱耦合分析，首先建立渦流場分析，利用軟件的耦合模塊，模擬電磁生熱到熱場的物理量傳遞過程，查看整體的溫度分布，最終得到電磁爐渦流場生熱過程的溫度分布，及被加熱物體的溫升。
02
案例功能特點
案例所屬物理場：多物理場INTESIM-Multiphysics
案例功能：渦流分析、電磁-熱耦合、非匹配網格映射插值
分析類型：諧態分析、穩態分析
03
案例分析
網格模型
電磁爐有限元模型如圖1所示，電磁場網格與溫度場網格是兩套不同的網格，電磁場網格采用高階四面體單元，溫度場網格采用低階四面體單元，有限元模型如圖2所示。
展開 電機電磁熱設計軟件Motor-CAD的十大優勢，了解一下嗎？附Motor-CAD案例教程系列三相感應
電機設計需要考慮電磁性能和溫升性能，包括機械設計等多物理場性能；但同時需要考慮設計研發成本、周期，以及市場對產品效率、功率、重量等的要求。因此，匹配的、快速的基于多物理場耦合考慮的電機設計研發軟件，成為電機產品研發首要需求。今天，就給大家介紹一款用于電機電磁特性和熱特性優化設計的工具——Motor-CAD軟件 。
Motor-CAD概述
Motor-CAD是全球唯一的電機電磁、熱及磁熱互耦設計軟件，用于電機的電磁特性和熱特性進行優化設計。開發至今，已被全球主要的電機生產商、科研機構及高校廣泛使用。Motor-CAD開發者MDL公司是全球領先的電機設計軟件開發商，1998年成立至今，一直致力于先進電機設計軟件的開發。
Motor-CAD作為國際上應用及影響范圍最廣的電機電磁熱設計軟件，集成了磁路法、熱路法、熱網絡法、有限元分析法、智能優化算法，20年積累的豐富電磁熱計算經驗數據，有效提升了不同種類、不同冷卻型式電機電磁與熱計算精度。
Motor-CAD集成化軟件包，可在設計階段高效精確地對電機進行電磁和熱性能設計計算，軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）和虛擬實驗室（Lab）、機械（Mechanical）、優化（Opt）五個模塊，可在幾分鐘內精確計算電磁和熱特性。輸出結果豐富，直觀，易于掌握。
2019年3月， Motor-CAD當前最新版本為R12版本。
Motor-CAD的10大核心競爭優勢
Motor-CAD 具有足夠的核心競爭力，相比于現有市面上能夠看見的商業化電機設計或分析軟件，具有下面10大核心競爭優勢，是電機行業和設計研發革命性劃時代的產品。
展開 煤層氣微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
本模型的首先通過介質損耗將電磁場與傳熱場聯立起來以實現微波注熱，這是一個雙場雙耦合過程；然后，通過熱膨脹耦合模塊、熱流動耦合模塊、熱解吸效應、吸附膨脹效應建立起滲透率模型并將傳熱場、固體力學場及滲流場耦合起來，這是一個多場耦合過程；最終建立起一個電磁-熱-流-固全耦合模型。
煤儲層微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
利用 COMSOL 建立一個煤儲層模型，見圖 7-4，模型尺寸為 20 m×6 m，模型中間布置一個瓦斯抽采鉆孔（直徑為 0.075 m）；模型兩側布置兩個微波源，將微波源簡化為兩個矩形波導。
煤儲層微波注熱幾何模型
使用COMSOL5.6版本得到的幾個云圖如下：
煤儲層溫度云圖
煤儲層瓦斯含量云圖
煤儲層滲透率比值(k/k0)云圖
注：以上文字及部分圖片來自于論文《微波輻射下煤體熱力響應 及其流-固耦合機制研究》。
展開 【3月22-25日 長沙】Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲 多場耦合仿真
背景
眼下電磁和機電設備設計工程師們正面臨持續增長的競爭壓力：產品要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足機電產品工程師的仿真設計需求，提升高品質產品設計能力。Maxwell已集成到ANSYS先進的仿真平臺Workbench中，Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析產品，可以在產品設計階段就能減少產品問題。
ANSYS多物理場解決方案能幫助工程師單獨和綜合分析多種物理力的效果，從而根據需要得到最高保真度的解。ANSYS能夠提供博大精深、經過實踐驗證的求解器技術。將上述求解器技術應用于多物理場仿真，是許多工程師下一步工作的選擇。為此，特舉辦“ANSYS Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲多場耦合仿真”培訓。 詳情請參見第四部分“內容大綱”。
時間地點
時間：2019年3月22日-3月25日（第一天報到，授課3天）
地點：湖南*長沙
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經驗，具備電磁熱等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術咨詢服務，扎實的電磁和數值計算理論基礎；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等項目經驗。培訓40多場次，學員上千人。
內容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 
新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
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尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 頂尖電磁熱分析軟件infolytica模塊ThermNet介紹
頂尖電磁熱分析軟件infolytica模塊ThermNet介紹.pdf
頂尖電磁熱分析軟件infolytica模塊ThermNet介紹
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資料大家共享：ANSYS工程應用教程——熱與電磁學篇
希望能對那些進行熱學和電磁學的朋友有些幫助已有電子書籍
ANSYS工程應用教程——熱與電磁學篇part01.rar
ANSYS工程應用教程——熱與電磁學篇part02.rar
ANSYS工程應用教程——熱與電磁學篇part03.rar
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電磁爐加熱水—電磁 熱 結構耦合分析
電磁爐加熱水—電磁 熱 結構耦合分析
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，其多個場的模擬分析可以很好的結合，下面以電磁爐加熱一碗水為例，模擬耦合場的經典應用.
注意：模擬中用到的分析數據包括電磁線圈頻率、電流、線圈圈數、導線面積、電流密度、材料參數和散熱系數等相關分析均為假設數據，真實數據請查閱相關資料或根據產品性能添加。
實例介紹：
電磁爐是應用電磁感應原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產生磁場，它利用高頻的電流通過環形線圈，從而產生無數封閉磁場力，當磁場那磁力線通過導磁（如：鐵質鍋）的底部，會產生無數小渦流（一種交變電流，家用電磁爐使用的是15-30KHZ的高
頻電流），使鍋體本生自行高速發熱，達到加熱食品的目的。
1.分析模型介紹
模型建立為一個底部圓環模擬線圈，其上一個平板模擬陶瓷板，其上鐵碗，碗中半碗水，為了便于網格劃分和后續的分析，將模型分割為對稱的4個部分如圖3所示.
2.分析過程
在Workbench中建立耦合場的分析流程，使用Magnetostatic建立磁場分析模塊，使用瞬態熱分析模塊讀取磁場分析的功耗，查看水升溫的時間，建立結構分析模塊讀取熱分析的溫度分布，來獲取結構相關的結果。
展開 
【11月16-19日 杭州】“電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”進階課程
“電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”進階課程
一、課程背景：
眼下電機設計工程師們正面臨持續增長的競爭壓力：產品要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機產品工程師的仿真設計需求，提升高品質產品設計能力。
我們知道電機內存在多種不同類型的多場耦合系統，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學科相互影響。需要運行多場耦合系統，進行精確仿真，弄清各場的分布規律及其控制技術，在此基礎上對各種參數進行綜合分析比較和優化，這是新的電機研究方向。對現下電機設計工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計算加經驗修正已經滿足不了當下的競爭需求，電機工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這可以說是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設計需求，提升高品質電機設計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析電機，得到其電磁場、熱場、振動等結果。特舉辦“ANSYS-Maxwell電磁仿真及多物理場”工程應用培訓。
二、增值服務：
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
課程結束后贈送10套學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
展開 具有高效電磁屏蔽和熱管理性能的石墨烯納米片復合材料
來源 | Carbon
01
背景介紹
隨著電子器件向小型化、集成化、高頻化的快速發展，在有限的空間內不可避免地會產生嚴重的電磁干擾(EMI)和熱量積累。這會大大降低了電子元件的可靠性，如果不及時消散，甚至可能引發故障或火災。在這種情況下，采用具有優異的電磁屏蔽性能和熱管理性能的材料來解決上述問題是非常理想的方式之一。
含碳導熱填料由于其熱導率高，且填充在聚合物中的復合材料其重量輕、柔韌性好、可加工性好等優點，成為當前電磁干擾屏蔽和熱管理材料領域的研究熱點之一。石墨烯納米片(GNPs)具有優異的導電性、優異的導熱性，顯示出作為新材料的巨大潛力。但是由于GNP含量有限(<30 wt%)，石墨烯納米片/聚合物復合材料（GPCs）的電磁屏蔽性和熱導率保持在相對較低的水平，這限制了它們在下一代高度集成電子設備中的應用。
高GNP含量(≥50 wt%)的GPC材料有望通過形成致密的導電網絡產生具有強電磁屏蔽能力和良好導熱性。然而，通過傳統的熔體混合、溶液混合和原位生長工藝將高GNP含量納入聚合物基體仍然是一個艱巨的挑戰，因為加工困難和柔性差。因此，開發一種易于處理和有效的方法來制備高GNP含量的GPCs是非常重要的。
02
成果掠影
近期，四川大學空天科學與工程學院鄢定祥教授和電氣工程學院的賈利川副研究員在具有電磁屏蔽和高導熱的復合材料研究取得新進展。
該團隊提出通過一種易于處理和可擴展的聚合物滲透技術，實現了高填充含量的石墨烯納米片聚氨酯復合材料(GNP/PU)復合材料，其中GNPs緊密地面對面接觸并沿平面方向排列。這種結構的形成為GNP/PU復合材料中電子和聲子的傳輸提供了良好的通道。
展開 基于Hfss的電磁熱耦合分析微帶線行駐波功率容量
下面我們一步步講解并利用電磁與熱耦合方式評估微帶線峰值功率與平均功率容量。
由于現代射頻通信系統多采用非線性調制或者脈沖發射，導致系統輸出的平均功率與峰值功率不再相同，兩者之間往往差值很大，所用射頻傳輸系統需要把峰值功率容量和平均功率容量分開考慮，現實環境中影響微帶線的平均功率容量與峰值功率容量的限制因素也不相同，首先微帶線峰值功率容量受電場擊穿強度限制而平均功率容量是受最高溫度限制。
大家都知道微帶線在處于行波狀態時功率容量最大，駐波狀態時功率容量會縮小，那么行波與駐波微帶線功率會相差多少呢？下面以一個仿真實例演示未帶線在行波和駐波時功率容量的差異，如下圖建立一個20*20mm的微帶線PCB板。
一，行波狀態時峰值功率與平均功率
1，兩端在50歐姆匹配匹配狀態下是微帶線處于行波狀態，仿真S參數如下：在5GHz時插損0.04dB，反射為-37dB，說明該微帶線模型是比較理想的50歐姆傳輸線，兩端匹配時幾乎沒有反射波。
2，該狀態下微帶線電場強度分布，可見電場主要集中在走線附近，參見動圖能明顯看出行波狀態。
3，該狀態下電磁能量損耗密度如下圖所示，可見能量損耗同樣主要集中在走線附近，尤其集中在微帶線和地之間。
4，行波狀態下峰值功率容量如下，行波狀態時峰值功率容量可達到2231W，實際工程中一般減半作為最大峰值功率容量。
5，利用電磁和熱耦合仿真，端口加載100W平均功率時，在自然對流散熱條件下，微帶線最高溫度達到128°C，由于PCB板介質最高溫度范圍約為150°C，可見該微帶線承受100W平均功率時仍處于PCB板最高溫度之下。
展開 電磁爐加熱水分析—電磁 熱 結構耦合分析
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，其多個場的模擬分析可以很好的結合，下面以電磁爐加熱一碗水為例，模擬耦合場的經典應用.
注意：模擬中用到的分析數據包括電磁線圈頻率、電流、線圈圈數、導線面積、電流密度、材料參數和散熱系數等相關分析均為假設數據，真實數據請查閱相關資料或根據產品性能添加。
實例介紹：
電磁爐是應用電磁感應原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產生磁場，它利用高頻的電流通過環形線圈，從而產生無數封閉磁場力，當磁場那磁力線通過導磁（如：鐵質鍋）的底部，會產生無數小渦流（一種交變電流，家用電磁爐使用的是15-30KHZ的高 頻電流），使鍋體本生自行高速發熱，達到加熱食品的目的。
圖2 電磁爐加熱基本原理
1.分析模型介紹
模型建立為一個底部圓環模擬線圈，其上一個平板模擬陶瓷板，其上鐵碗，碗中半碗水，為了便于網格劃分和后續的分析，將模型分割為對稱的4個部分如圖3所示.
2.分析過程
在Workbench中建立耦合場的分析流程，使用Magnetostatic建立磁場分析模塊，使用瞬態熱分析模塊讀取磁場分析的功耗，查看水升溫的時間，建立結構分析模塊讀取熱分析的溫度分布，來獲取結構相關的結果。
2.1電磁場分析
底板線圈使用電流密度添加電流模擬線圈電流，這樣在線圈上不會產生渦流效應導致的電流分布不均勻現象，其值為 I=單根導線電流*線圈圈數/線圈截面積，由于線圈為高頻交流電，根據電磁理論在碗底的鐵質體上產生渦流，靠渦流生成的電流來加熱碗底，并可以讀取相應的熱生成功率。
展開 