Flux方案教材-感應(yīng)加熱-2

1、Flux2D 感應(yīng)加熱技術(shù)方案 (2北京天源科技有限公司目 錄1. 問題描述 . 1 2. 模型描述 . 12.1 模型尺寸 . 1 2.2 建模 . 2 2.3 網(wǎng)格 . 2 2.4 求解模式設(shè)置 . 3 2.5 材料設(shè)置 . 3 2.6電路搭建 . 7 2.7 物理區(qū)域設(shè)置 . 8 2.8 集膚效應(yīng)區(qū)域的網(wǎng)格設(shè)置 . 11 2.9 網(wǎng)格剖分 . 13 3. 求解設(shè)置 . 13 4. 計(jì)算結(jié)果 . 144.1 云圖計(jì)算結(jié)果 . 14 4.2 曲線計(jì)算結(jié)果 . 161. 問題描述本方案描述如何使用Flux2D 計(jì)算鋼胚的感應(yīng)加熱問題。在此分析中，不僅考慮鋼胚的溫度變化，還考慮空氣、冷卻水和通電

2、導(dǎo)體的溫度變化。此方案包含有一個(gè)模型，和一個(gè)此模型加熱過程工況。注：此文檔是感應(yīng)加熱的方案教程。對Flux 操作有基礎(chǔ)的話，可以根據(jù)此文檔的介紹復(fù)現(xiàn)里面的所有模型以及計(jì)算結(jié)果。初次接觸Flux 的使用者，請首先到天源官網(wǎng) 上下載Flux 基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教程與教學(xué)視頻。2. 模型描述2.1 模型尺寸下圖是模型的外觀與幾何尺寸（單位：mm ）： 模型包含有鋼胚BILLET ，線圈TURN ，水Water ，空氣Air 以及保角變換區(qū)域Infinite ，如下圖所示： 2.2 建模模型的對稱設(shè)置如下： Infinite 區(qū)域設(shè)置如下： 2.3 網(wǎng)格設(shè)置Infinite 的剖分點(diǎn)： 然后將此剖分點(diǎn)設(shè)置給IN

3、FINITE 區(qū)域邊界上的六個(gè)點(diǎn)。 2.4 求解模式設(shè)置在此模型中，設(shè)定的求解模式為： 2.5 材料設(shè)置此模型需要四種材料設(shè)置，分別是銅（通電導(dǎo)體）、鋼胚、空氣和水。 銅的材料參數(shù)如下： 其他參數(shù)默認(rèn)不修改。鋼胚（BILLET ）材料按下述設(shè)置（Steel_2）： 空氣材料設(shè)置為： 水的材料設(shè)置為： 這里，水的熱容設(shè)置為了5E6，實(shí)際上此數(shù)值應(yīng)該是1E6J/m3*C0，但由于這里的冷卻水處于循環(huán)狀態(tài)，不斷地把熱量帶走，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，把此值設(shè)置為正常值的5倍。 2.6電路搭建模型的電路搭接如下圖所示： 電壓源設(shè)置如下圖所示： 電容設(shè)置為25微法： 導(dǎo)體的設(shè)置： 2.7 物理區(qū)域設(shè)置下面設(shè)置物理區(qū)

4、域（Line Region和Surface Region）。 空氣區(qū)域： Infinite 區(qū)域： 鋼胚區(qū)域： 導(dǎo)體區(qū)域： 冷卻水區(qū)域： 熱量交換邊界（Line Region）： 設(shè)置此邊界的目的在于模擬銅導(dǎo)體和水的換熱。由于水是流動(dòng)的，客觀上增加了銅向水的傳熱速度，因此這里根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置了換熱系數(shù)和輻射率。 2.8 集膚效應(yīng)區(qū)域的網(wǎng)格設(shè)置點(diǎn)擊Mesh-Skin Depth Computation按鈕，計(jì)算銅導(dǎo)體和鋼胚的集膚深度： 1）銅導(dǎo)體，磁導(dǎo)率=1，電阻率=2e-8； 2）鋼胚，初始磁導(dǎo)率=600，電阻率=2.5e-7經(jīng)計(jì)算得到銅的趨膚深度為1mm ，鋼胚的趨膚深度為0.145mm 。 使

5、用Flux2D 的宏： 然后Run Macro，選擇線圈區(qū)域“TURN ”，設(shè)置銅導(dǎo)體集膚深度參數(shù)如下，注意設(shè)置“Excluded Lines”： 選擇鋼胚區(qū)域（BILLET ），設(shè)置鋼胚集膚深度參數(shù)如下，注意設(shè)置“Excluded Lines ”： 運(yùn)行完之后，可以得到自動(dòng)的網(wǎng)格設(shè)置。2.9 網(wǎng)格剖分經(jīng)過2.3和2.8設(shè)置之后，剖分此模型，可以得到如下網(wǎng)格： 得到網(wǎng)格的檢查結(jié)果如下： 保存project 為GeoMesh.FLU 。3. 求解設(shè)置新建“SCENARIO_1”，選擇Control By Time，設(shè)置如下時(shí)間參數(shù)： 設(shè)置完之后，做網(wǎng)格檢查和物理檢查，若無問題，開始求解。如果有報(bào)錯(cuò)， 根據(jù)報(bào)錯(cuò)信息和上述的設(shè)置信息仔細(xì)檢查問題，直到通過網(wǎng)格檢查和物理檢查。 4. 計(jì)算結(jié)果 求解結(jié)束后， 察看計(jì)算結(jié)果。 在窗口的左下角， 可以選擇時(shí)間變量的具體值。 如下圖所示： 4.1 云圖計(jì)算結(jié)果 求解可以得到 t=5s 時(shí)銅導(dǎo)體和冷卻水的溫度分布和銅導(dǎo)體上的渦流損耗功 率分布： 14 下圖是得到的鋼胚上面在 t=5s 時(shí)的溫度分布以及渦流損耗功率分布： 下圖是整個(gè)求解區(qū)域內(nèi)在 t=5s 時(shí)的溫度分布云圖： 15 4.2 曲線計(jì)算結(jié)果 下面計(jì)算銅導(dǎo)體上的渦流損耗隨時(shí)間的變化曲線