基于Maxwell和fluent的电磁炉加热分析

    上次为大家分享了ANSYS中的电磁和热的耦合方法，获取相应的温升和结构变形( 没看过的同学可以回去看这里http://www.jishulink.com/content/post/309265).本次使用ANSYS当中的Maxwell和fluent对电磁炉加热水进行分析。相对于ANSYS的热分析方法，fluent软件能更好的模拟物体表面的对流散热，相对于对流系数的经验输入，fluent的自动计算有更好的准确性。

图1.空间温度分布

    基本原理为线圈在电磁炉中通电，然后在锅底产生涡流，加热锅底，进而热传导到锅中的水，加热水升温，其主要的散热为周围的空气。

    主要分析本次采用ANSYS中的Maxwell计算高频在锅底产生涡流，进而产生热量，将热量读取到fluent中，设置fluent的散热条件，将锅中的水加热到一定的温度。

由于具体参数未知，该分析的所有输入参数都是假设数据，所以其结果与真实结果有一定的差距，该方法供大家学习

1.建立耦合场分析环境

在workbench中建立Maxwell 和fluent的耦合场，将模型共享链接，将maxwell和fluent的setup链接，表示读取maxwell的热生成。

图2 耦合流程建立

2.Maxwell建立涡流场分析

在maxwell当中建立相应的模型，赋予材料，建立region域，设置线圈的电流和输入端，建立求解，输入相应的高频，求解之后提取结果，可以获取相应的电流密度和功率损耗。

图3.Maxwell涡流场分析

图4 功率分布

3.fluent建立温度场分析

在fluent的DM中读取maxwell的几何模型，系统自动将region过滤掉，只读取了相应的实体模型，在DM中建立热分析的空气域，模型最好将空气的上侧建立多一些，这样更容易表示散热的效果。mesh当中划分网格，重命名各个实体，便于在fluent中选择。

Fluent中设置求解环境包括重力，稳态或瞬态分析，设置材料参数，重点是空气采用带升力的材料模型，更改相应的材料参数。读取maxwell的功率损耗结果之后，初始化，可以显示相应的导入部件的功率，然后可以求解，结果如图所示。

图5.热分析模型                               图6 分析收敛曲线

   

图7.横截面温度分布                               图8. 外侧空气流动矢量图

图9 热腾腾绿油油的一碗毒水（开水）

     Workbench软件是ANSYS的另一个操作平台，相对于经典界面能够很好的耦合各个模块之间的链接，将各个物理环境进行耦合，能够极大的方便用户操作，随着其版本的提高，必将越来越多的为工程提供便利，进而为产品的研发提供必要的支持.

以下为计算的原始文件和操作过程