从事感应加热设备研发、材料热处理工艺设计、感应淬火/熔炼/焊接的工程师,需要掌握电磁-热耦合仿真方法的CAE分析人员。
理解感应加热的物理机理(电磁感应、集肤效应、邻近效应)。
掌握Maxwell涡流场分析与温度场耦合的仿真方法。
能够独立完成典型感应加热问题的仿真与工艺参数优化。
感应加热原理:电磁感应定律与焦耳热效应;集肤深度与透入深度的计算;邻近效应与圆环效应;感应加热的能量传递过程。
Maxwell方程组与涡流场:麦克斯韦方程组的微分形式;磁矢量位法分析三维涡流场;涡流场的边界条件;材料非线性对电磁场的影响。
感应加热设备与线圈设计:感应加热电源(中频/高频);线圈形式(螺线管线圈、蝶形线圈、内孔线圈);导磁体的应用;线圈的电气参数计算。
几何建模与材料属性:工件与线圈的几何建模;导磁体/磁屏蔽的建模;材料电磁属性(电导率、磁导率)的温度依赖性;材料热属性(导热系数、比热)的定义。
多频率网格剖分技术:不同频率下的集肤深度差异;表面网格的细化要求(多层网格);频率与网格尺寸的匹配原则;网格质量评估。
涡流场求解设置:激励源设置(电流/电压/外电路);频率的设定;涡流效应与位移电流的考虑;收敛控制与求解精度。
热源计算与映射:焦耳热损耗密度的计算;热源分布的可视化;电磁场到温度场的数据映射;热源插值与节点平均。
温度场求解设置:热传导方程的求解;热边界条件(对流、辐射)的设置;相变潜热的处理;非线性热分析的收敛控制。
电磁-热耦合方法:单向耦合与双向耦合的对比;顺序耦合的实现步骤;材料属性随温度变化的更新;耦合迭代的收敛判据。
移动加热模拟:工件移动/线圈移动的实现方法;动网格技术的应用;移动速度对加热效果的影响;连续加热过程的温度累积。
冷却过程模拟:加热后的自然冷却/强制冷却;对流换热系数的估算;冷却曲线的提取;淬火硬化层深度的预测。
综合实战项目:典型感应加热问题(如轴类零件的感应淬火、平板感应加热)的完整仿真,包含频率选择、网格策略、热源计算与温度场分析