【摘 要】
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工程中三维涡流·温度耦合场的分析一直是个复杂问题,随着有限元分析方法在工程问题中得到广泛应用,本文以1300W感应加热电饭煲为应用对象,利用有限元分析方法对其三维涡流-
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工程中三维涡流·温度耦合场的分析一直是个复杂问题,随着有限元分析方法在工程问题中得到广泛应用,本文以1300W感应加热电饭煲为应用对象,利用有限元分析方法对其三维涡流-温度耦合场进行了研究,内容包括样机涡流场分析、涡流场、温度场耦合过程分析及温度场分析、结构优化设计、集肤效应的计算以及漏磁的计算等。首先在麦克斯韦方程组的基础上建立了适合感应加热过程中涡流场、温度场求解的数学模型及其边界条件。接着,对样机的结构和原理进行了分析,在Ansoft软件中,建立样机三维涡流场有限元模型,详细分析了样机中磁密分布、电涡流分布、涡流功率分布。然后对样机进行参数化分析,计算比较了各个结构参数对样机性能所产生的影响。随后,针对高频加热中存在的集肤效应问题,采用理论计算与有限元分析两种方法,验证了有限元分析方法的正确性。以涡流场计算结果为载荷,利用Ansoft软件与Ansys workbench软件耦合仿真,实现涡流场和温度场的耦合。通过将温度场计算结果与测试数据比较,验证了耦合仿真的准确性。最后,根据电磁场基础理论,对样机的磁条结构进行了优化设计,计算比较了新结构样机的涡流输出功率和效率值。针对感应加热电饭煲存在的辐射问题,对其外部的漏磁大小进行了计算。同时还对磁条的饱和程度进行了分析计算。通过有限元法对感应加热系统中三维涡流-温度耦合场的仿真分析,为其他工程问题中的涡流场、温度场的计算分析提供了参考。
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