مطالعه عددی تأثیر گام پیچه بر فرآیند گرمایالقایی در سه بعد

شکری, عبدالجبار; توکلی, محمد حسین; صبوری دودران, امیر عباس; آخوندی خضرآباد, محمد صادق

مطالعه عددی تأثیر گام پیچه بر فرآیند گرمایالقایی در سه بعد

نویسندگان

¹ دانشگاه پیام نور تهران شرق / دانشگاه پیام نور سنندج

² دانشگاه بوعلی سینا

³ دانشگاه پیام نور تهران

چکیده

در این مقاله با استفاده از روش عناصر متناهی (FEM) اثر گامهای پیچه در فرآیند گرمای القایی محاسبه شده است. در ابتدا یک پیچهتک حلقهای با تقارن محوری )بدون گام( در نظر گرفتهشده و سپس پیچههایی با گامهای cm ،9 cm 1 و cm 3 لحاظ شدهاند. از ولتاژ 433 ولتمتناوب با فرکانس kHz 1، که به دو سر پیچه اعمال شده، به عنوان منبع تولید میدانهای الکترومغناطیسی بهره گرفته شده است. نتایج حاصل ازمحاسبات نشان میدهد که توزیع و شدت میدانهای الکترومغناطیسی، چگالی جریانهای گردابی در داخل قطعهکار و همچنین گرمای حجمیتولید شده در پیچه و قطعهکار برای حالت بدون گام )گام صفر( تفاوت زیادی با سه حالت دیگر )یعنی حالتهای با گامهای cm ،9 cm 1 و cm )3دارد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1395.4.1.5.7

عنوان مقاله [English]

Numerical Study of Influence of Coil Step on the Induction Heating Process in Three-Dimensional

چکیده [English]

In this paper, influence of coil steps on the induction heating process has been computed using the Finite Element Method (FEM). At first, a single-turn coil with axisymmetric (no step) has been considered, and then the coils with 3, 5 and 7 cm steps have been employed. Voltage 200 volt with frequent of 1 KHz has been used, which it applied to the coil, as source of electromagnetic fields. The results of the calculations show that distribution and intensity of electromagnetic fields, eddy currents in the workpiece, and generated volume heat in the coil and workpiece for the coil without step have a significant difference with other coils (i.e. the coils with steps of 3, 5, and 7 cm).

کلیدواژه‌ها [English]

Induction Heating Process
Finite Element Method
Simulation

مراجع

H. Liu and J. Rao, “Coupled modeling of electromagnetic thermal problem in induction heating process considering material properties,” In the Int. Conf. Eng. and Com. Science, ICIECS 2009.
M. H. Tavakoli, A. Ojaghi, E. Mohammadi-Manesh, and M. Mansour, “Influence of coil geometry on the induction heating process in crystal growth systems,” Journal of Crystal Growth, vol. 311, pp. 1594-1599, 2009.
V. Rudnev, D. Loveles, R. Cook, and M. Black, “Handbook of Induction Heating,” CRC Press, New York, 2003.
J. Jang and Y. Chiu, “Numerical and experimental thermal analysis for a metallic hollow cylinder subjected to step-wise electro-magnetic induction heating,” Appl. Therm. Eng., vol. 27, pp. 1883-1894, 2007.
X. Zhou, B. G. Thomas, C. A. Hernandez, A. H. Castillejos, and F. A. Acosta, “Measuring heat transfer during spray cooling using controlled induction-heating experiments and computational model,” Journal of Applied Mathematical Modeling, pp. 3181-3192, 2013.
M. H. Tavakoli, “Modeling of Induction Heating in Oxide Czochralski Systems Advantages and Problems,” Crystal Growth & Desig., vol. 8, pp. 483-488, 2008.
X. Zhou, “Heat Transfer During Spray Water Cooling Using Steady Experiment,” M. S. Thesis, Urbana university, Illinois, 2009.
M. R. Alizadeh Pahlavani and Y. Shahbazi Ayat, “Computation of Back EMF for Axial Flux BLDC Motors by Using of Maxwell equation,” Journal of Applied Electromagnetics, vol. 3, no. 1, 2015. (In Persian)
M. H. Tavakoli, H. Karbaschi, F. Samavat, and E. Mohammadi-Manesh, “Numerical study of induction heating in melt growth systems Frequency selection,” Journal of Crystal Growth, vol. 312, pp. 3198-3203, 2010.
S. Lupi, M. Forzan, and A. Aliferov, “Induction and Direct Resistance Heating Theory and Numerical Modeling,” Springer, 2015.
J. R. Reitz, F. J. Milford, and R W. Christy, “Foundation of Electromagnetic Theory,” John Wiley& sons, New York, 1992. (In Persian)