感應(yīng)加熱 ANSYS 電磁---熱耦合的案例
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(yīng)原理對食物進(jìn)行加熱，電磁爐的托盤是陶瓷材料，交變電流在線圈中的產(chǎn)生磁場，電磁爐鍋底放到托盤上，鍋體底部切割磁力線產(chǎn)生渦流，從而使鍋體本身發(fā)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(jìn)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(diǎn)
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(wǎng)格映射插值
分析類型：諧態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析
03
案例分析
網(wǎng)格模型
電磁爐有限元模型如圖1所示，電磁場網(wǎng)格與溫度場網(wǎng)格是兩套不同的網(wǎng)格，電磁場網(wǎng)格采用高階四面體單元，溫度場網(wǎng)格采用低階四面體單元，有限元模型如圖2所示。
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<p>在本研究中，我們基于ANSYS Workbench平臺開展了太陽能加熱鋁鍋的熱-結(jié)構(gòu)耦合（熱固耦合）數(shù)值模擬分析，旨在揭示鋁鍋在太陽輻射加熱過程中的溫度場演化規(guī)律及其對結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形的影響。太陽能作為一種綠色可再生能源，其加熱過程伴隨著顯著的溫度梯度，尤其在鍋體壁厚不均或存在邊界散熱的情況下，更容易引發(fā)熱應(yīng)力集中和局部形變。為了準(zhǔn)確模擬實(shí)際工況，模型考慮了太陽輻射強(qiáng)度、對流換熱邊界條件及材料熱物性參數(shù)的溫度依賴性，通過熱分析模塊計(jì)算溫度分布，再將溫度場傳遞至結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行應(yīng)力與變形分析，實(shí)現(xiàn)溫度場與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的耦合。</p><p>分析結(jié)果表明，鋁鍋在太陽能加熱過程中鍋底與側(cè)壁區(qū)域存在明顯的溫差，最大溫度集中在直接受光照區(qū)域；而結(jié)構(gòu)響應(yīng)方面，鍋體邊緣和連接區(qū)域產(chǎn)生了較大熱應(yīng)力，可能成為未來失效的潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。隨著加熱時(shí)間的增長，整體熱變形逐步增加，體現(xiàn)出鋁材料在熱環(huán)境下的良好導(dǎo)熱性與一定程度的熱膨脹響應(yīng)。本研究為太陽能炊具的熱設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論依據(jù)和仿真手段，有助于提升其使用壽命和安全性能，也為后續(xù)開展多物理場耦合分析奠定基礎(chǔ)。</p><p>1 材料參數(shù)</p><p>（1）結(jié)構(gòu)鋼</p><p>其密度、彈性模量、泊松比、比熱容、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)如下圖所示。
展開 【ansys電磁實(shí)例-基礎(chǔ)】 workbench計(jì)算導(dǎo)體電-熱單向耦合
默認(rèn)會把模型，網(wǎng)格連起來，并把結(jié)果連到set那里
7 進(jìn)入熱分析里的set
在導(dǎo)體外表面加對流系數(shù)20，環(huán)境溫度22度。外表面加輻射，輻射率1，環(huán)境輻射，環(huán)境溫度22度
8 溫度計(jì)算結(jié)果
