Моделирование и исследование индукционных систем с разрезным проводящим тиглем при плавке оксидных материалов

• Автор: Шатунов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОКСИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ПРИМЕНЕНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО

1.1. Основные области применения высокотемпературных оксидов

1.2. Индукционная плавка высокотемпературных оксидных материалов в разрезных проводящих тиглях

1.3. Удельное электрическое сопротивление расплавов высокотемпературных оксидов

1.4. Выводы по главе

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ С РАЗРЕЗНЫМ ВОДООХЛАЖДАЕМЫМ ТИГЛЕМ
2.1. Анализ методов моделирования индукционных печей с разрезным водоохлаждаемым тиглем
2.2. Математическая модель электромагнитного поля индукционной системы с разрезным водоохлаждаемым тиглем
2.2.1. Двухмерная математическая модель в дифференциальной постановке
2.2.2. Верификация математической модели
2.3. Исследование режимов работы индукционной печи с разрезным водоохлаждаемым тиглем
2.4. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ С РАЗРЕЗНЫМ ВОДООХЛАЖДАЕМЫМ ТИГЛЕМ
3.1. Исследовательский стенд с системой сбора экспериментальных данных

3.2. Измерение напряжения, тока и коэффициента мощности
индуктора
3.2.1. Датчик тока
3.2.2. Датчик напряжения
3.2.3. Методика калибровки датчиков
'3.2.4. Определение коэффициента мощности индуктора
3.3. Алгоритм исследования и контроля режимов работы
индукционной печи с разрезным проводящим тиглем
3.4. Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Анализ существующих методов определения удельного
сопротивления
4.1.1. Контактные методы
4.1.2. Бесконтактные методы
4.2. Метод определения удельного сопротивления на основе
индукционной плавки в печи с разрезным водоохлаждаемым тиглем
4.2.1. Постановки обратной электромагнитной задачи
4.2.2. Оценка погрешности метода
4.2.3. Верификация метода
4.3. Исследование температурной зависимости удельного
сопротивления расплава оксида алюминия
4.4. Исследование удельного сопротивления расплава кориума
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 133 ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ДН - датчик напряжения
ДТ — датчик тока
ДЧ — датчик частоты
И - индуктор
ИПХТ - индукционная плавка в холодном тигле
КПД - коэффициент полезного действия
МИУ - метод интегральных уравнений
МКЭ - метод конечных элементов
ПК - персональный компьютер
ЭМП - электромагнитное поле

Численные методы расчёта
Численные методы широко используются для расчета индукционных устройств. Возможны две основных постановки задачи расчета -интегральная и дифференциальная. Достоинством численных методов является их универсальность и широкий выбор постановок. В зависимости от вида системы и целей моделирования предпочтение может быть отдано тому или иному методу.
Интегральный метод
Интегральные методы [24-27] основаны на учете взаимодействия всех источников поля друг с другом, в результате чего напряженности и потенциалы получаются в виде интегралов типа интеграла Пуассона. Интегрирование производится по всем областям, занятыми источниками. Интегралы по известным источникам образуют правую часть интегральных уравнений, составляемых для всех областей, занятыми неизвестными источниками поля. Условием для составления интегрального уравнения является баланс э.д.с., скачек вектора поля на границе раздела сред и другие физические закономерности. Интегральные методы расчета тесно связаны с методом вторичных источников [28]. Метод вторичных источников основан на том, что расчет электромагнитного поля в реальной системе можно заменить расчетом поля первичных и вторичных источников в вакууме. Влияние проводящих и магнитных материалов на характеристики поля учитывается введением вторичных источников, являющихся источниками реакции. В качестве вторичных источников электромагнитного поля могут выступать простые токи проводимости, поверхностные и объемные токи намагниченности, простые слои магнитных зарядов и т. д. Между свойствами тел системы и вторичными источниками нет однозначного соответствия, т.е. для одного и того же тела можно ввести несколько типов вторичных источников. Их выбор определяется характеристиками системы и целью расчета и в определенной степени субъективен. Использование более сложных источников часто позволяет упростить уравнение, например,