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 ρ = f(température) [ App: chauffage par induction ] 18/04/2019 
 
Interface  Scripts Tcl 
Postprocesseur  Quickfield  Magnétostatique 
Thermique  Mécanique  Electronique 
Electrical  Modèles  Electrostatique 
Multiphysique 
 

( Ci-dessous , Bleu : information sans cliquer. Vert : lien interne. Orange : lien externe. )


Introduction

Il y a deux modèles disponibles : thermique et électrique. Puisque l'on s'intéresse à l'état final d'équilibre, une première solution consiste à échanger les informations "pertes Joule" et la température respectivement dans les modèles électrique et thermique jusqu'à convergence.
Une seconde solution consiste à définir quelques zones particulières, y calculer les pertes Joule et intégrer leurs variations dans le module thermique.

induction heating (ideal workpiece)

Schéma de principe


induction heating (simulation steps)

Etapes de simulation.

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Première solution : Programmation

C'est la solution proposée par Tera Analysis
( Modèle original sur le site de QuickField )

Parametre Valeur
Length Units Centimeters
Lz 10 cm
Model class Axisymmetric
Frequency 2500 Hz

Données communes des problèmes.


Comme le décrit la page ci-contre :

  • Un programme en Visual Basic résout chaque problème en utilisant ActiveField™ .
  • Le modèle thermique importe les pertes par effet Joule calculées par le modèle électrique.
  • Le modèle électrique importe le champ de température calculé par le modèle thermique.
  • Les deux calculs sont réalisés successivement n fois (voir courbe ci-contre).
induction heating : QuickField page

Cheminement des données.

induction heating : QuickField page

Résultats dans Excel™.


  • Avantages :
  • Programme applicable pour d'autres configurations
  • Import naturel des champs (température, énergie) cest donc une solution dont le calcul est précis et automatique. Le critère de convergence peut être modifié si l'on souhaite conserver cette précision.

  • Inconvénients :
  • Connaissance d'ActiveField et VBA
  • La conductivité doit être définie par une fonction non-linéaire de la température dans le modèle électrique.
  • C'est la température moyenne du tube qui sert de critère, cette solution ne s'applique donc qu'à un bon conducteur de la chaleur et ceci pour un traitement de surface relativement épais.
  • Nécessite plusieurs pas de calculs
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Seconde solution : Q = f(T)

Le principe est de définir les pertes Joule par un terme fixe et un terme dépendant de la température
Ptotal = PT0 + ΔPT
avec
PT0 : pertes Joule importées du modèle électrique calculé à T0
ΔPT : pertes Joule dues à la variation de résistivité. En effet, si les pertes Joule sont assimilées à la relation :
Ptotal = R•I² = RT0(1 + α(T - T0))•I²
avec α coefficient de température de résistivité.
Soit : Ptotal = PT0 + PT0•α•ΔT
Le processus est donc le suivant : relevé de PT0 puis calcul à deux température différentes de l'expression PT0•α•ΔT que l'on indique dans le tableau définissant la puissance volumique de la source thermique, "Volume Power of the Heat Source".

Pour chacun des blocks (ici trois - voir image ci-contre), on relève la valeur Average Value (Joule Heat) que l'on divise par la valeur Volume, disponible dans Integral Calculator. La division donne une puissance volumique PT0. Si α = 0,004 alors :

  • 0,004•100•PT0 donne un point à 373 K
  • 0,004•200•PT0 donne un point à 473 K

induction heating : block definition

Propriétés thermique d'un bloc "tube".

induction heating : block selection

Décomposition en "blocks" : tube 0, tube 1, tube 2


  • Avantages :
  • Pas de programmation.
  • Deux simulations seulement.
  • Modèle lineaire.

  • Inconvénients :
  • Appréciation manuelle de la décomposition en blocks.
  • Quelques calculs intermédiaires.
  • Non adapté à une géométrie complexe.
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Algorithmes et fichiers des deux solutions  
induction heating : algorithm using programmation

Algorithme de la première solution.

induction heating : algorithm using calculations

Algorithme de la seconde solution.


  • Téléchargement :

  • Téléchargement :
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