船體鋼板感應(yīng)加熱感應(yīng)器的設(shè)計(jì)與溫度場數(shù)值模擬研究.pdf

1、在船舶建造過程中，很大一部分工作是船體雙曲率外板的加工制造。隨著造船業(yè)的發(fā)展，船體曲板加工的質(zhì)量和效率會顯著影響整個(gè)船舶的整體制造周期，進(jìn)而影響建造成本。目前，船廠普遍采用水火彎板方式來加工雙曲度外板。這種方法利用氧氣和乙炔燃燒產(chǎn)生的熱量作為熱源，但是具有加工質(zhì)量不穩(wěn)定、加熱成型效率低、污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。電磁感應(yīng)加熱基本原理是：在鋼板上方的線圈中通入高頻交流電，該交流電在鋼板內(nèi)部產(chǎn)生高頻電磁場，高頻電磁場感生出感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生焦耳熱

2、，焦耳熱對鋼板進(jìn)行加熱，從而使鋼板產(chǎn)生塑性變形。電磁感應(yīng)加熱有以下優(yōu)點(diǎn)：電能利用率很高；加熱范圍比較小，因此可以精確控制加熱區(qū)域；不會對環(huán)境造成污染。所以電磁感應(yīng)加熱熱源作為新的熱源可以替代氧-乙炔焰。本文利用ANSYS軟件對船體外板的電磁感應(yīng)加熱過程進(jìn)行仿真模擬，主要研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。
　?。?）分析了電磁場的基本理論，包括感應(yīng)加熱所特有的渦流分布特性、麥克斯韋基本方程組。另外，引入復(fù)矢量位將麥克斯韋方程組進(jìn)行簡化，介紹

3、了感應(yīng)加熱的有限元求解方法。
　?。?）分析利用ANSYS軟件對電磁場和溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬的方法，以及溫度場和電磁場耦合計(jì)算的原理與實(shí)現(xiàn)方法。
　?。?）研究了影響單回線型感應(yīng)器的加熱效果的主要橫截面參數(shù)。通過對比分析，得到單回線感應(yīng)器最優(yōu)比例系數(shù)曲線，該曲線對感應(yīng)器尺寸的選取具有十分重要的參考價(jià)值。
　?。?）運(yùn)用ANSYS進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了磁場強(qiáng)度在板長和板厚方向的分布規(guī)律，以及電流密度、電流頻率、感應(yīng)器與鋼板之