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电磁感应加热利用工件中涡流产生的焦耳热将工件加热,这种方法具有加热速度快、效率高、控制精确、污染少等特点,在工业生产中具有广泛的应用前景。行波感应加热(Traveling Wave Induction Heating,TWIH)除具有其他一些感应加热方式同样的优点外,还能产生更均匀的温度分布,而且具有振动和工业噪音低、边缘效应好、加热均匀和三相负载平衡、对电网影响小的显著优点,在加热非铁磁性带材时,因为电磁力的显著增加和加热参数的变化,这一优点显得非常重要。
本论文简要介绍了感应加热技术的原理、特点、和发展现状,对行波磁场感应加热的基本原理进行了说明,给出了二维模型,并简要介绍了本课题的研究意义。其次,对电磁场数值计算有限元方法作了介绍,推导了感应加热工件内电磁场、涡流场和温度场分布的理论公式。介绍了ANSYS软件中计算电磁场、涡流场的矢量磁位法。
对行波感应加热二维模型进行合理简化,给出ANSYS中进行二维有限元分析的单元类型,边界条件设置;根据行波磁场感应加热的特点,建立分析模型,确定了边界条件、网格划分、材料特性等问题的处理方法。利用ANSYS软件对行波磁场感应加热进行二维研究,详细计算分析了行波感应加热系统中磁感应强度和功率密度的分布情况。同时,对全文进行总结,提出有待进一步研究和解决的问题。