真空電阻爐是用于熱處理工藝的高溫加熱設(shè)備，利用其可實(shí)現(xiàn)淬火、退火、燒結(jié)、加熱、融化等工藝過程。因其具有加工過程易于控制、分離精度高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此在真空冶煉領(lǐng)域和金屬加工領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以內(nèi)熱式真空電阻爐為 研究對象，利用有限元分析軟件ANSYS對真空電阻爐的溫度場分布規(guī)律進(jìn)行深入研究 。
真空電阻爐的溫度場分布規(guī)律研究的關(guān)鍵
由于受到真空電阻爐自身的不規(guī)則性及爐內(nèi)加工物料的不確定性等因素的影響，爐內(nèi)的導(dǎo)熱溫度較為復(fù)雜，因此，通常使用數(shù)值分析法來研究真空電阻爐溫度場，其基本思想是，使用離散的點(diǎn)和面取代連續(xù)的點(diǎn)和面。大致步驟為：
（1）將溫度場的時間區(qū)域和空間區(qū)域分割為有限個離散點(diǎn)；
（2）通過響應(yīng)的導(dǎo)熱微分公式求解出各個離散點(diǎn)處的溫度值；
（3）如果離散點(diǎn)的數(shù)量和位置都是科學(xué)、合理的，則就可用離散點(diǎn)處的溫度值描述真空電阻爐內(nèi)溫度場的分布規(guī)律。
因此，求解導(dǎo)熱微分方程就成為建立真空電阻爐溫度場數(shù)學(xué)模型的關(guān)鍵。當(dāng)前，大部分研究學(xué)者采用有限元法來求解導(dǎo)熱微積分方程。具體步驟為：
（1） 將導(dǎo)熱微分方程離散化；
（2） 將連續(xù)求解區(qū)間分割成有限條網(wǎng)格線，用網(wǎng)格線的交叉點(diǎn)取代離散點(diǎn)，使單個區(qū)間與離散點(diǎn)逐一對應(yīng)，則可將導(dǎo)熱微分方程轉(zhuǎn)換為非線性代數(shù)方程組；
（3） 設(shè)置非線性代數(shù)方程組為差分格式，同時，初速條件也要轉(zhuǎn)換為非線性代數(shù)方程組 ；
（4） 通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算差分格式，最終獲得各個離散點(diǎn)的溫度值。因此，離散點(diǎn)分布的越細(xì)密、越科學(xué)，離散點(diǎn)的溫度值就越接近連續(xù)點(diǎn)的溫度場分布。通常，可借助仿真軟件來求解實(shí)體模型的溫度場分布，其中ANSYS軟件由于具有功能強(qiáng)大、適用范圍廣 等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于實(shí)體模型的溫度場分布中 。
真空電阻爐溫度場分布規(guī)律關(guān)系著真空電阻爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，因此，真空電阻爐的溫度場分布規(guī)律研究方法，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)領(lǐng)域中的一個研究熱點(diǎn)。本文以有限元思想為基礎(chǔ)，利用有限元軟件ANSYS進(jìn)行真空電阻爐的溫度場分布規(guī)律的仿真研究，能夠有效發(fā)現(xiàn)者爐內(nèi)溫度場分布規(guī)律，為真空電阻爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供可重要參考。
