отчет1212. Моделирование индукционного нагрева
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ТЕМА: МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА Введение Комплексы САПР (системы автоматизировнного проектирования) применяются во многих областях моделирования и проектирования: авиационной и космической промышленности, для работы в подводных и морских средах, в наземной технике, в электрических машинах и производстве, и д.р. Современные САПР позволяютмоделировать индукционный нагрев с целью оптимизации процесса включения ошибок на стадий проектирования, подбора оптимальных параметров и материалов системы. В частности комплекс САПР «Elcut» позволяет моделировать электромагните, тепловые и упргие поля методом конечных элекментов. Метод конечных элементов (МКЭ) – это численный метод решения диференциальных уровнений с частными производными, а также интегральных уровней, возникающих при решении задачи физики. Метод широко используется для решения задачи механики деформируемого твердого тела, теплообмена гидродинамики, электродинамики и топологической оптимизации. Проектирование представляет собой процесс создания технической документации, опытных образцов и моделей объекта, моделирования сред, работ и переходных процессов. Существуют особенности моделирования в среде Elcut. В отличие от других САПР в Elcut можно не прибегая к помощи сторонних библиотек (например как в SolidWorks) решить смоделированные задачи методом МКЕ. Однако в среде Elcut не доступно трехмерное моделирование , но при решении ряда задач возможен импорт сторонних САПР (например SolidWorks). В ходе выполнения курсовой работы необходимо описать согласующий трансформатор, смоделировать в среде Elcut систему индукционного нагрева и вывести результаты индукционного нагрева. Седлать заключение по работе и комплексе САПР Elcut. Моделирование и расчет системы индукционного нагрева Моделирование заданной системы в Elcut Начинаем выполнение работы с составления файла геометрии модели (.mod) – он будет общим для всех файлов задач на каждом шаге расчета. Геометрическая модель для заданной системы приведена на рисунке 3  Рисунок. – Геометрическая модель системы в Elcut В зоне нагрева в соответствии с рекомендациями к настоящей курсовой работе, выделяем несколько слоев, в которых в процессе расчет будем менять удельные тепловые и электрические свойства. На рисунке показана структура слоев нагреваемого металла  Рисунок – Слой закаляемой поверхности металла Для того, чтобы средние температуры слоев вычислялись как можно точнее, следует боковые границы слоев располагать ближе к проекции боковых стенок индуктора на поверхность нагреваемого металла (зоне нагрева). 2. Расчет связанных задач. Используя геометрическую модель из рисунка 3 выполняем расчет задачи переменного магнитного поля на начальном этапе индукционного нагрева. Данные необходимых параметров взяты из задания курсовой работы и приложения. Проводим пробный электромагнитный расчет и определяем среднее напряженности в полях металла представлены на рисунке 5:  Рисунок 6 – Плотность тока в закаляемых слоях металла на 1 шаге расчета Стоит отметить, что в данной работе нас интересует изменения в индукторе. 2.2. Связь задачи и таблицы вычисляемых значений слоев Для корректного выполнения расчета получить картинку распределения начальных температур в моделируемой области. Для этого создаем задачу вычисления поля температуры (типа данных - температурное поле). Температурное поле начальной закалки приведена на рисунке 7  Рисунок 7 – Начальные значения температурных полей заготовки Вычисленные данные, в соответствий с данными приведены в таблице
Таблица 2-2 шаг расчета (t=1,4с)
Таблица 3-3 шаг расчета (t=2,6с)
Таблица 4-4 шаг расчета (t=3,8с)
Магнитной проницаемости слоев нагреваемого металла из рисунка 6 и передаем полученные данные о мощности тепловыделения в слоях металла и индукторе в задачу нестационарной теплопередачи. Определяем здесь среднюю мощность тепловыделения в выделяемых слоях металла. 2.3. Нестационарная теплопередача. Производим расчет нестационарной теплопередачи на первом шаге расчета. Для определения температуры поверхности заготовки на первом шаге расчета воспользуемся линией температуре на рисунке 9 от поверхности в глубь слоев закалки и составим график на рисунке 10.  Рисунок 9 – Температура слоев после 0,2 с процесса нагрева  Рисунок 10- График перепада температур в слоях закалки при t=0,2c Необходимо будет взять поле температур, и которое было определено как конечное на первом шаге расчета  Рисунок 11 – Температура слоев после 1,4с процесса нагрева  Рисунок 12- График перепада температур в слоях закалки при t=1,4 с Данные корректировки параметров в соответствий с изменениями температур и времени необходимо принимать и для третьего и четвертого шага расчетов. |
