Разработка индукторов и методики расчета эффективных режимов нагрева вращающихся дисков

• Автор: Лепешкин, Степан Александрович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Применение и характеристики стержневых и
плоских индукторов
1.1. Применение стержневых индукторов
1.2. Использование плоских индукторов
1.2.1. Использование плоских индукторов в технологических процессах
1.2.2. Применение индукционного нагрева при испытаниях
дисков газотурбинных двигателей
1.3 Схема разгонного стенда для испытаний дисков с использованием индукционного нагрева
1.4. Задачи работы
Глава 2. Разработка компьютерной модели и выбор пакета
программ для расчета индукторов и режимов нагрева
дисков
2.1. Анализ методов расчета
2.2. Сравнение пакетов программ для компьютерного моделирования электромагнитных и тепловых полей
2.3. Методика моделирования с помощью программного комплекса АИБУЗ МиШрйуБюз
2.4. Математическая модель: допущения и адекватность решения
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Исследование электрических, энергетических и тепловых характеристик систем с применением стержневых индукторов
3.1 Исследование характеристик электромагнитного поля в системе «стержневой индуктор - загрузка»
3.2. Исследование влияния зазора
3.3. Влияние толщины диска на электрические характеристики

3.4. Исследование влияния частоты тока
3.5. Влияние частоты вращения диска на выделение
внутренних источников тепла в диске
3.6. Исследование тепловых характеристик
систем со стержневыми индукторами
3.6.1. Методика моделирования тепловой задачи
3.6.2. Исследования влияния частоты вращения диска на окружную равномерность его нагрева
3.7. Исследование распределения температуры по радиусу
диска с использованием стержневого индуктора
3.8. Выводы по главе
Глава 4. Влияние формы плоского индуктора на распределения температур и выделение мощности в плоском диске
с учетом его вращения в переменном магнитном поле
4.1. Исследования влияния различной формы индукторов
на распределения температур во вращающихся плоских дисках
4.2. Исследование взаимного влияния индукторов на распределения температур во вращающемся диске
4.3. Исследования влияния различной формы индукторов на выделение мощности нагрева во вращающихся плоских дисках
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Исследование влияния индукторов различной конфигурации на распределение температур в авиационном диске сложной формы и методика расчета эффективных режимов нагрева для вращающихся дисков авиационных двигателей
5.1. Условия эксплуатации дисков авиационных двигателей и использование индукторов для моделирования их теплового состояния при испытаниях
5.2. Разработка компьютерных моделей перспективных

плоских индукторов. Выбор конструкций индукторов для эффективного нагрева вращающихся дисков авиационных двигателей
5.3. Применение разработанной методики для выбора индукторов и эффективного нагрева вращающихся дисков
турбин авиационных двигателей при испытаниях
5.4. Выводы по главе
Выводы по работе
Литература
Приложение

Недостатки: недостаточная точность, невозможность создания
многомерных моделей, обычно значения свойств материалов принимаются постоянными.
Метод конечных элементов
Данный метод развивается с начала 50-х годов и впервые был применен в авиации для расчета механических нагрузок, воздействующих на крыло. Затем, с появлением работ Галеркина и Сенкевича, была построена математическая модель по данному методу, которая и используется по сей день.
Развитие данного метода стало возможным благодаря развитию компьютерной техники, так как он требует большого объема памяти и мощных вычислительных машин.
Метод конечных элементов основан на том, что исследуемая область разбивается на элементы, описываемые не аппроксимациями производных, как в методе конечных разностей, а аппроксимацией самой искомой функции [20, 21].
Причем эта аппроксимация должна быть такова, чтобы обеспечивалась непрерывность искомой функции во всей области определения. Сложное тело с неравномерно распределенными влияющими параметрами, характеристики которого необходимо вычислить, разбивается на маленькие элементарные участки, в пределах которых данные параметры считаются равными. Особенно широкое применение данный метод нашел при расчете физических полей. Метод конечных элементов успешно применяется в тех случаях, когда проблема не поддается решению аналитическими способами, и невозможно измерение.
Итак, метод конечных элементов применяется в случаях, когда имеется сложная зависимость влияющих параметров от координаты или от других величин, и решение другими способами не представляется возможным.