Моделювання та дослідження процесу нагріву вольфрамової панелі за дії квазіусталеного електромагнітного поля
Анотація
Розглядається неферомагнітна електропровідна панель прямокутного поперечного перерізу за дії квазіусталеного електромагнітного поля. За такої дії у ній виникають нестаціонарні об’ємно розподілені джерела тепла Джоуля. Для дослідження закономірностей її теплових режимів запропоновано двовимірну фізико-математичну модель, яка складається з двох етапів. На першому етапі зі співвідношень Максвелла визначається дотична до основ панелі компонента вектора напруженості магнітного поля. На другому етапі за знайденою цією компонентою визначається питома густина тепла Джоуля. Для побудови розв’язку задачі електродинаміки використано апроксимацію розподілу визначальної функції по товщинній координаті кубічним поліномом. Коефіцієнти апроксимаційного полінома подаються у вигляді лінійної комбінації інтегральних за товщинною координатою характеристик визначальної функції та заданих її значень на основах панелі. У результаті вихідна двовимірна початково-крайова задача на визначальну функцію зводиться до одновимірної початково-крайової задачі на інтегральні характеристики визначальної функції. Розв’язки одновимірної задачі отримано застосуванням скінченого інтегрального перетворення по поперечній координаті панелі з використанням заданих крайових умов на визначальну функцію на торцевих перетинах панелі та перетворення Лапласа за часом.
Числові дослідження виконано для вольфрамової панелі за однорідної дії квазіусталеного електромагнітного поля. Проаналізовано теплові режими панелі залежно від параметра, що характеризує відносну глибину проникання індукційних струмів для двох характерних випадків приповерхневого та суцільного нагріву.
Посилання
Lupi, S. Fundamentals of Electroheat, Electrical Technologies for Process Heating; Springer: Cham, Switzerland, 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-46015-4
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. Available online: https://www.accessscience.com/content/article/a341500
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, 5250. https://doi.org/10.3390/en15145250
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, 16, 4980. https://doi.org/10.3390/en16134980
Thompson M. Base Metals Handbook. - Cambridge: Woodhead Publishing, 2006. - 386 p.
Авторське право (c) 2025 Роман Мусій, Мирослава Клапчук, Андрій Кунинець, Любомир Гошко, Інга Свідрак (Автор)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
