Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы и постановка задачи исследования 10
1.1. Типы и особенности индукционных устройств с проводящей загрузкой 10
1.2. Силовое воздействие на металл в ИТП 11
1.3. Специальные конструкции ИТП 17
1.3.1. Трехфазное питание индуктора 17
1.3.2. Перераспределение и фокусирование мощности 24
1.3.3. Индукторы с двухчастотным питанием 27
1.4. Методы исследования ИТП 29
1.4.1. Методы исследования электромагнитных процессов в ИТП 29
1.4.1.1. Метод Т-образных схем замещения 29
1.4.1.2. Метод конечных элементов 40
1.4.1.3. Метод конечных разностей 42
1.4.1.4. Метод детализированных магнитных схем замещения (ДМСЗ) 42
1.4.2. Методы описания турбулентных течений 43
1.4.3. Методы исследования тепловых процессов в ИТП 45
1.4.3.1. Метод конечных элементов, метод конечных разностей 45
1.4.3.2. Метод эквивалентных тепловых схем 48
1.5. Выбор методов и постановка задачи исследования 50
1.5.1. Выводы по методам исследования электромагнитного поля в ИТП 50
1.5.2. Выводы по методам исследования гидродинамических процессов в ИТП 52
1.5.3. Выводы по методам исследования тепловых процессов в ИТП 52
1.5.4. Постановка задачи исследования 53
Глава 2. Математическая модель индукционной МГД-установки 55
2.1. Электромагнитная математическая модель на основе метода ДМСЗ 55
2.1.1. Общая характеристика метода ДМСЗ 5 5
2.1.2. Принципы построения модели ИТП на основе метода ДМСЗ 56
2.1.3. Расчет магнитных сопротивлений 59
2.1.3.1. Расчет магнитных сопротивлений жидкометаллического вторичного элемента цилиндрических МГД-устройств 59
2.1.3.2. Расчет магнитных сопротивлений вторичного элемента МГД-устройств с кусковой загрузкой 61
2.1.4. Решение системы уравнений магнитного состояния 74
2.1.5. Описание компьютерной модели цилиндрического МГД-устройствана примере ИТП 75
2.1.5.1. Исходные данные для построения модели ИТП 76
2.1.5.2. Определение магнитных и электрических сопротивлений схем замещения 80
2.1.5.3. Определение собственных и взаимных сопротивлений секций индуктора 85
2.1.5.4. Расчет токов, потоков, мощностей, индукций и усилий в индукционной тигельной печи 89
2.2. Расчет скоростей движения расплава 91
2.2.1. Принципы построения гидродинамической модели МГД-устройства 91
2.2.2. Описание программы 96
2.2.2.1. Исходные данные для расчета 96
2.2.2.2. Расчет шагов разностной сетки по осям X и Y 97
2.2.2.3. Расчет усилий в клетках разностной сетки 98
2.2.2.4. Интегрирование двухмерного уравнения Навье-Стокса 99
2.2.2.5. Расчет поля скоростей 101
2.3. Математическая модель для исследования тепловых процессов в МГД-устройствах на примере ИТП 103
2.3.1. Одномерная модель тепловых процессов в ИТП 103
2.3.2. Двумерная тепловая модель ИТП 106
2.3.2.1. Нагрев шихты до температуры плавления 107
2.3.2.2. Расчет поля температур в ванне с учетом движения жидкого металла 108
Глава 3. Исследование характеристик МГД-устройств 112
3.1. Электромагнитные характеристики ИТП на различных стадиях плавки 112
3.2. Формирование гидродинамических процессов в ИТП 114
3.2.1. Исследование схемы с двухчастотным питанием индуктора ИТП 114
3.2.2. Исследование печи с фокусированием мощности 127
3.2.2.1. Получение картины усилий в расплаве 127
3.2.2.2. Получение картины распределения скоростей движения расплава 135
3.2.2.3. Получение передаточных функций многосекционного индуктора 141
3.3. Расчет тепловых режимов работы ИТП 149
Глава 4. Экспериментальное исследование индукционных МГД-устройств 154
4.1. Сравнение интегральных параметров ИТП, полученных расчетным и экспериментальным путем 154
4.2. Исследование электромагнитного перемешивателя 155
4.2.1. Описание технологии процесса получения магниевого сплава 157
4.2.2. Проведение экспериментальных исследований
4.3. Исследование индукционного автоклава 163
Заключение 168
Библиографический список 170
