Математичне моделювання та аналіз теплових режимів сталевого валу за його індукційної термообробки
Анотація
Сформульовано фізико-математичну модель для визначення осьової компоненти вектора напруженості магнітного поля та питомої густини тепла Джоуля у неферомагнітному сталевому валі за його індукційної термообробки неусталеним електромагнітним полем. Записано вихідні співвідношення початково-крайової задачі електродинаміки для розглядуваного вала. За визначальну функцію вибрано осьову компоненту вектора напруженості магнітного поля. Для знаходження розв’язку використано кубічну апроксимацію по радіальній координаті розподілу визначальної функції по довжині радіуса вала. У результаті вихідна початково-крайова задача на визначальну функцію зведена до задачі Коші за часом на інтегральні характеристики визначальної функції за радіальною змінною. З використанням інтегрального перетворення Лапласа записано вираз інтегральних характеристик та осьової компоненти вектора напруженості магнітного поля. Отримано вирази визначальної функції та тепла Джоуля у розглядуваному валі за індукційного нагріву неусталеним електромагнітним полем. Виконано числовий аналіз зміни в часі та розподілу по радіусу вала осьової компоненти вектора напруженості магнітного поля і тепла Джоуля залежно від часу тривалості неусталеного електромагнітного поля.
Посилання
Asai S. Electromagnetic Processing of Materials. Springer, Netherlands (2012). https://doi.org/10.1007/978-94-007-2645-1
Rudnev, V.; Loveless, D.; Cook, R. Handbook of Induction Heating; CRC Press: London, UK; Taylor and Francis Group: Abingdon, UK, 2018.
Bobart, G.F. Induction heating. AccessScience. 2020.
Areitioaurtena, M., Segurajauregi, U., Akujärvi, V. et al. A semi-analytical coupled simulation approach for induction heating. Adv. Model. and Simul. in Eng. Sci. 8, 14 (2021).
Gantsevich, S.; Gurevich, V. Joule heat release during current flow through a nanowire. Phys. Solid State 2016, 58, 1711-1715. https://doi.org/10.1134/S1063783416080126
Musii, R.; Pukach, P.; Kohut, I.; Vovk; M.; Šlahor, Ľ. Determination and Analysis of Joule's Heat and Temperature in an Electrically Conductive Plate Element Subject to Short-Term Induction Heating by a Non-Stationary Electromagnetic Field. Energies 2022, 15, 525 https://doi.org/10.3390/en15020525
Musii R., Pukach P., Melnyk N., Vovk M., Šlahor L. Modeling of the temperature regimes in a layered bimetallic plate under short-term induction heating // Energies. - 2023. - Vol. 16, iss. 13.
Musii R., Melnyk N., Drohomyretska K., Melnyk M. Investigation of the heating regimes of a steel strip by a quasi-steady electromagnetic field // Direct and inverse problems of electromagnetic and acoustic wave theory : proceedings of 2023 IEEE XXVIIIth International seminar/workshop DIPED-2023 (Tbilisi, September 11-13, 2023). - 2023. - C. 229-232. https://doi.org/10.5406/21601267.13.2.22
Авторське право (c) 2024 Роман Мусій, Наталія Мельник, Богдан Бандирський, Інга Свідрак (Автор)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
