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| 船舶曲度外板成型的传统方法是以火焰(氧-乙炔焰)为热源的水火弯板工艺,这种热源形式加热效率低、热量不宜控制并且污染严重。与之相比采用高频电磁感应作为热源不仅可以提高加热效率,还能改善钢板成形质量并节约能源。本文采用实验分析和数值模拟相结合的方法研究感应加热过程中电磁场和温度场的特征。首先,介绍了感应加热过程的基本原理、涡流分布特性和感应器的设计方法,根据相关经验公式计算了感应电源的频率选择范围。然后,针对钢板静止式感应加热过程建立了对应的二维数值模型,使用有限元软件COMSOL Multiphysics求解感应加热过程中的电磁-热耦合场,温度场数值计算结果与实验数据吻合。通过数值计算,分析了钢板加热区域上电磁场和温度场的分布规律,研究了加载电流强度、频率和感应器与钢板间距对钢板感应加热温度的影响规律。最后,开发了移动式感应加热过程的三维数值模型。通过移动式感应加热实验验证了数值模型的准确性,基于数值计算结果,分析了移动式感应加热过程中温度场分布的一般特征及加热速度对钢板温度场的影响。为了考虑模型中温度场边界条件的非线性特征,使用Matlab语言编制了对流换热系数计算程序。 |
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