Доброго времени суток!
Была поставлена задача: произвести нагрев тела в индукторе, используя Ansys Workbench 16.2: Transient Thermal.
Исходные данные:
1) размеры объекта 30х30х3 мм;
2) начальная температура на входе в индуктор = 900 град. по Цельсию;
3) время нагрева = 2 сек.
Рассматривается тепловая задача во времени!
Краткая справка: перед входом в индуктор тело имеет температуру 900 градусов; далее объект входит в индуктор, где он нагревается 2 секунды (причем нагрев происходит из центра заготовки за счет внутренних тепловых источников); в итоге на выходе из индуктора должно быть тепловое поле таким, что центр должен быть горячим и иметь max температуру, а края - холоднее и иметь min температуру.
Для решения поставленной задачи были выполнено:
1) Initial Temperature = 900 град. по Цельсию;
2) Analysis Settings = 2 сек;
и приложены нагрузки:
3) Internal Heat Generation = 4,5 W/mm3;
4) Temperature = 900 град по Цельсию.
Получила результат:
Рис.1. Тепловое поле объекта
Рис.2. Тепловое поле объекта в сечении (использовано Section Planes)
Тепловое поле похоже на "правду", т.е. тепло сосредоточено внутри тела и нагрев идет из центра и далее распространяется по всему объему (причем тепловое поле не видно, пока не сделала разрез с помощью Section Planes). Но есть недочет - внешний слой тоже должен нагреваться и быть выше 900 град.
Ошибку нашла - приложено граничное условие Temperature=900 град. Если убрать эту температуру, расчет уже неправильный.
Должно получится такое же температурное поле, но min температура должна быть выше 900 град (и при этом не равняться и не превышать max температуру).
Каким образом можно еще решить поставленную задачу?
P.S.: Пробовала поиграться тепловым потоком (что q=0 по всем граням), но не получилось. Граничные условия 3 рода (конвекция и излучение) не используются в данной задаче (на данном этапе). Электрическая задача так же не рассматривается, только тепловая.
Благодарю за любую помощь!
За счёт чего края становятся холоднее 900 градусов?
Я, наверно, неправильно написала. Края после нагрева в индукторе должны быть больше 900 град (где-то 930-970).
Согласно графику, края тоже нагреваются, когда тело находится в индукторе. И в конце нагрева центр достигает 1020 град, а края - около 950 град. Основной нагрев приходится на центр заготовки, а на края нагрев приходится меньше. В самом индукторе не действуют граничные условия 3 рода (конвекция и излучение). Там действуют токи Фуко, которые и производят такой нагрев.
Как определили, что расчёт не правильный? Ввиду каких охлаждающих процессов можно зафиксировать температуру на поверхности 900? Температура получится на поверхности именно такой, какой получится в результате решения нестационарной тепловой задачи при заданном источнике тепловыделения за некоторый промежуток времени. А тепловая задача тогда поставлена корректно, когда в расчётной области существует градиент температурного поля. А градиент появится при условии, что есть источник тепловыделения и наличие одного из граничных условий: температура, радиация, конвекция.
Поняла.
Тогда перефразирую вопрос.
Нужно решить тепловую задачу такого рода: происходит нагрев объекта в течение 2 секунд в индукторе, затем этот объект выходит из индуктора и остывает (8 сек).
Задано уравнение нестационарной теплопроводности + учитывается внутренний источник тепла (Qv).
Мне сейчас надо получить тепловое поле, которое образуется с помощью Qv.
Дали такие вводные, что действие внутреннего теплового источника Qv в индукторе (2 сек) происходит из центра объекта; после тело выходит из индуктора, и действие Qv прекращается. Начальная температура (Тнач) равна 900 град. Графически действие Qv выглядит вот так:
Какие нужно приложить в этом случае тепловые нагрузки?
При этом на графике (результат) должно быть видно, что во время нагрева в индукторе (2 сек) выполняется такое условие: Тцентр>Ткрая>Тнач. А после выхода из индуктора и оставшееся время (8 сек остывает) будет Тцентр=Ткрая (равны или почти равны). Рассматривается в уравнении только Qv.
Возможно как-то решить эту задачу?
Добавить комментарий