橫向磁通感應(yīng)加熱及其優(yōu)化問題的研究.pdf

1、連續(xù)運動帶材的橫向磁通感應(yīng)加熱問題涉及含運動參數(shù)三維非線性渦流場與溫度場的耦合分析,屬當(dāng)今國外電氣工程、材料科學(xué)與工程及冶金工程領(lǐng)域中交叉研究的熱門課題.建立了橫向磁通感應(yīng)加熱問題的耦合場數(shù)學(xué)模型.渦流場的計算采用了A-φ法,為了達到高效的計算對問題進行了必要、合理的簡化并對邊界條件進行了準(zhǔn)確的分析.對連續(xù)運動的帶材分別建立了穩(wěn)態(tài)溫度場方程與暫態(tài)溫度場方程.對渦流場與溫度場方程分別應(yīng)用伽遼金法進行了離散,完成了連續(xù)運動帶材三維非線性耦合

2、場的有限元計算,給出了帶材表面的渦流分布、熱源分布以及最終的溫度分布,并對這些結(jié)果進行了分析.針對帶材連續(xù)運動的特點,提出了"熱源平移法",該方法通過沿帶材運動反方向以單元格的形式平移帶材中的熱源來取代帶材的連續(xù)運動,在帶材步進過程中熱源分布方便地從帶材的一個位置"拷貝"到下一個位置.采用這一方法使得溫度場的每次計算可以采用相同的熱源分布,無需重新計算渦流場,大大縮短了橫向磁通感應(yīng)加熱耦合場數(shù)值仿真的時間.對線圈形狀與渦流分布以及最終的

3、溫度分布的關(guān)系進行了理論研究與數(shù)值仿真,研究結(jié)果表明,帶材表面的渦流分布可以近似為線圈形狀在帶材表面的投影,進而要得到均勻的溫度分布,在運動方向上,線圈投影面積應(yīng)該相等.又考慮到帶材的邊緣效應(yīng)與其他參數(shù)對溫度分布的影響,對橫向磁通感應(yīng)加熱裝置的線圈設(shè)計提出了建議.數(shù)值計算結(jié)果表明,根據(jù)這些建議所設(shè)計的線圈在感應(yīng)加熱裝置的出口處能夠產(chǎn)生較為均勻的溫度分布.利用有限元數(shù)值計算結(jié)果作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本,分別建立了橫向磁通感應(yīng)加熱裝置出口處平