Simulace indukčního ohřevu čtyřhranného přířezu

Cílem simulace je spočítat rozložení teploty v čtyřhranném přířezu při průběžném ohřevu. Protože je induktor několikanásobně delší než jeho průměr, lze ho považovat za nekonečně dlouhý a úlohu řešit pouze v příčném řezu. Protože 2D softwary standardně počítají pouze řezy, kde proud teče kolmo na tento řez (např. podélný řez induktorem), je třeba použít 3D software. Řez se modeluje jako tenký plátek, na jehož stěny se definují podmínky symetrie. Protože je čtyřhranný přířez symetrický, lze počítat pouze jednu osminu z tohoto plátku. Tím se dosáhne výrazného zkrácení výpočetního času.

Obr. 2 znázorňuje rozložení Joulova tepla v nemagnetické fázi ohřevu. V rozích se vyvíjí méně tepla, protože si proud zkracuje cestu přes roh a je zde menší proudová hustota. Rozložení Joulových ztrát závisí hodně na hloubce vniku. V magnetické fázi, kdy je hloubka vniku malá, se přířez hřeje po povrchu téměř rovnoměrně. Tato fáze však netrvá dlouho.

Obr. 3 znázorňuje konečné rozložení teploty. Nejchladnější místa jsou v rozích. Tomu přispívají dva jevy: menší vývin tepla indukcí a větší povrchová plocha rohově oblasti, která odvádí teplo sáláním.

Obr. 2 - Joulovo teplo, šipky znázorňují proud

Obr. 3 – Teplota