光纤是信号传输介质,应用广泛;光纤感应拉丝炉是光纤的关键生产设备,炉内涡流场分布的均匀性和集中程度直接影响光纤的质量和产量。本文研究感应线圈产生的涡流场,并改进光纤拉丝炉的结构尺寸,旨在提高光纤的质量和产量。根据光纤感应拉丝炉的工作原理,分析了保证光纤圆度、同轴度、翘曲度和抗拉强度等质量参数的工艺要求,说明了拉丝炉涡流场研究与设计的必要性和重要性。介绍了涡流场的分析方法,建立了涡流场的数学模型。光纤感应拉丝炉的感应线圈由平绕、多匝同轴紫铜方管组成,各匝线圈既相互独立又相互影响。为减少计算量,首先将每匝线圈简化为一个电流环,通过ANSYS14.0分析确定了不同径向点处的涡流场数值,结合保温层的保温效果、每匝线圈不同轴向位置的涡流场及光纤感应拉丝炉的工艺要求,完成感应线圈几何参数的初步设计。再以感应线圈为基础,通过涡流场与温度场耦合设计了保温层,利用涡流场渗透能力结合原材料要求设计了导体(石墨中心管)几何尺寸。在上述二维分析的基础上,建立了感应线圈和导体(石墨中心管)的三维模型,模拟了导体(石墨中心管)中的涡流场,在感应线圈施加135A交变电流(加热电源要求输出电流)的情况下,取得了模型ZY面涡流场强度分布数值,并据此确定了导体(石墨中心管)尺寸;结合导体(石墨中心管)电阻率与导体尺寸变化引起的温度变化情况,获得了较佳的保温层厚度和导体(石墨中心管)尺寸,优化了光纤感应拉丝炉的结构参数。根据上述结构优化参数,对一台现有的光纤感应拉丝炉进行了改造,并在实际生产过程中,检测了改造后的光纤感应拉丝炉在不同保温层厚度处的温度情况,检测结果表明:改造后的光纤感应拉丝炉保温层中的温度分布情况与模拟的涡流场分布情况吻合良好,验证了模拟结果的准确性;同时,对改造和未经改造的光纤感应拉丝炉的产品(即所拉的光纤)进行了质量检测,检测结果表明:经过改造后的拉丝炉产品质量较好,验证了光纤感应拉丝炉结构优化的有效性。本文的研究成果已在作者所在的公司进行了生产性试验,获得了较好的试验效果。