Exemple 2D : Tutoriel Chauffage par induction via la multiphysique
Avant-propos
Ce paragraphe est un résumé des cas traités en détail dans l'exemple 2D : « Induction heating with multiphysics coupling tutorial ».
Les fichiers relatifs à ces différents cas sont accessibles via le superviseur dans le contexte Ouvrir un exemple.
Dispositif étudié
Le dispositif qui est analysé est une billet cylindrique, chauffée par les effets joules des courants induits.
Le dispositif étudié, est représenté sur la figure ci-dessous, incluant les éléments suivants :
- Billet cylindrique
- Bobine de 6 spires
- Noyau magnétique
Fonctionnement
La bobine de 6 spires en série est alimentée par une source de tension de 120V a.c et une capacité de 25 μF, est connectée en parallèle sur la bobine.
L'intérêt est d'observer la distribution de la température et l'évolution de la température dans la billet.
Matériau
Le dispositif est compose par:
- ferrite – Le matériau du noyau
- acier – le matériau de la billet
- cuivre – le matériau de la bobine
Sources
La source de chaleur est représentée par les pertes joules dans la billet.
Cas traités
4 cas sont réalisés :
- cas 1 : Calcul du champ magnétique et de la densité de puissance induite dans la billet; analyse paramétrique (fréquence et source de tension comme paramètres). Les régions de la billet et du noyau magnétique sont de type magnétique non linéaire. La simulation est réalisée par une application 2D magnéto harmonique;
- cas 2 : Une seule séquence entre l'application magnétique et l'application thermique pendant le démarrage du chauffage de la billet et une évaluation préliminaire du temps de chauffe. Les régions de la billet et du noyau magnétique sont de type magnétique non linéaire; toutes les propriétés des matériaux sont indépendantes de la température. La simulation est réalisée par une application 3D magnéto harmonique et une application 2D thermique transitoire;
- cas 3 : co-simulation multiphysique entre l'application magnétique et l'application thermique pendant le processus de chauffe. Les régions de la billet et du noyau magnétique sont de type magnétique non linéaire; toutes es propriétés des matériaux sont dépendantes de la température. La simulation est réalisé par une application 2D magnéto harmonique et une application 2D thermique transitoire;
- case 4 : co-simulation multiphysique entre l'application magnétique et l'application thermique pendant le processus de chauffe et la phase de refroidissement rapide de façon à réaliser le durcissement de surface. Les régions de la billet et du noyau magnétique sont de type magnétique non linéaire; toutes es propriétés des matériaux sont dépendantes de la température. La simulation est réalisée par une application 2D magnéto harmonique et une application 2D thermique transitoire ;
Cas 2
Les phénomènes physiques sont considérés indépendants – les variations thermiques de la résistivité électrique et de la perméabilité magnétique de la billet ne sont pas prises en considération.
Cas 3 et 4
Les phénomènes physiques sont considérés interdépendants – les variations thermiques de la résistivité électrique et de la perméabilité magnétique de la billet sont prises en considération.
