一种基于有限公式法的感应加热磁热耦合场改进计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于有限公式法的感应加热磁热耦合场改进计算方法。在每个温度场时间步长前计算一个周期瞬态磁场，磁场计算时以上一步时间步长下温度分布折算部件各位置电导率；将磁场计算得到的涡流损耗作为下一个时间步长温度场计算时的热源，计算温度场时以上一步时间步长下温度分布折算部件各位置导热系数、比热容；由于在计算中考虑温度分布特征对电导率、导热系数、比热容的影响，且以瞬态磁场计算得到的涡流损耗作为瞬态温度场热源，实现瞬态电磁场‑温度场的耦合；通过改进有限公式电磁场、温度场数学模型，降低耦合场求解的计算量。本发明专利技术具有计算精度高、计算速度快的特点，适于推广应用。

An improved method for calculating magneto-thermal coupling field of induction heating based on finite formula method

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限公式法的感应加热磁热耦合场改进计算方法
本专利技术涉及感应加热磁热耦合计算方法领域，具体是一种考虑材料导热性能、比热容、电导率随温度变化的感应加热问题磁热耦合场有限公式法改进计算方法。
技术介绍
感应加热系统由于其加热位置精准、可控性强、动态响应好，受到了研究者与厂商的广泛重视。部件温度场的准确计算是感应加热系统设计、分析与控制过程中的核心环节，而感应加热部件内的温度场问题，并不是一个简单的由基本物性参数、结构参数、边界条件和热源出发的单向求解问题。事实上，其温度场与交变磁场间存在复杂耦合关系：(1)部件内温度场问题的发热源为交变磁场感生涡流电流的欧姆损耗，温度场与瞬态磁场存在源耦合关系；(2)由于材料电导率为温度的函数，部件内的温度分布状态影响其电导率分布，进而影响其磁场分布、涡流电流及欧姆损耗大小；(3)材料导热系数、比热容同样受温度影响，部件温度场本身存在非线性自耦合关系。针对上述问题，需要耦合求解感应加热系统的瞬态磁场、温度场，由于耦合关系复杂、迭代过程中需要修正物理量繁多，其求解难度高、占用计算资源庞大。有限公式法是一种新型的数值计算方法，具有物理意义明确、控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于有限公式法的感应加热磁热耦合场改进计算方法，包括以下步骤：1)根据环境温度计算部件各个位置电导率、导热系数、比热容；2)根据部件电导率计算一个周期瞬态磁场，由瞬态磁场计算结果得到部件各部位涡流损耗分布；3)根据部件导热系数、比热容、涡流损耗分布，计算一个时间步长下温度场分布状态；4)根据计算得到的温度分布状态，重新计算部件各个位置电导率、导热系数、比热容；5)根据修正后的电导率计算一个周期瞬态磁场，得到部件各部位涡流损耗分布；6)根据修正后的导热系数、比热容以及在步骤5)中计算得到的涡流损耗分布，计算一个时间步长下温度场分布状态；7)判断步骤6)中计算得到各节点温度与上一步时间步长...

【技术特征摘要】
1.一种基于有限公式法的感应加热磁热耦合场改进计算方法，包括以下步骤：1)根据环境温度计算部件各个位置电导率、导热系数、比热容；2)根据部件电导率计算一个周期瞬态磁场，由瞬态磁场计算结果得到部件各部位涡流损耗分布；3)根据部件导热系数、比热容、涡流损耗分布，计算一个时间步长下温度场分布状态；4)根据计算得到的温度分布状态，重新计算部件各个位置电导率、导热系数、比热容；5)根据修正后的电导率计算一个周期瞬态磁场，得到部件各部位涡流损耗分布；6)根据修正后的导热系数、比热容以及在步骤5)中计算得到的涡流损耗分布，计算一个时间步长下温度场分布状态；7)判断步骤6)中计算得到各节点温度与上一步时间步长下计算结果之间的差别是否小于预设值，若是，则温度场计算达到收敛，输出电机温度分布，反之则回到步骤4)继续进行计算。2.根据权利要求1所述的基于有限公式法改进数学模型的电机稳态温度场迭代计算方法，其特征在于：在步骤1)中，由图4、图5、图6所示电导率、导热系数、比热容随温度的变化曲线拟合得到电导率、导热系数、比热容随温度变化关系式分别如下式：σ(T)＝k11...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱高嘉，肖航，刘晓明，李龙女，姜文涛，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12