真空钎焊炉加热体的数值模拟.pdfVIP

带加热设备 工业加热》第37卷2008年第1期 真空钎焊炉加热体的数值模拟 赵雨涛，康 慧，曲 平 (北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 1 00083) 摘要：通过建立基于ANSYS平台的真空钎焊炉加热体的三维有限元模型，采用热电耦合单元，模拟出了该加热体将电流转换为焦 耳热并通过辐射传热将热量传递给周围环境的过程中加热体自身温度场、电压、电流密度等的分布情况。同时通过提取ANSYS后 处理数据得到了该过程中的总体焦耳热生成及辐射热损失。 关键词：真空钎焊炉；加热体；数值模拟 中图分类号：TG155．16；TG454 文献标志码：A 文章编号：1002—1639(2008)01—0033—04 The Numerical Simulation of the Heater in the Vacuum Braze Furnace ZHAO Yu—tao，KANG Hui，QU Ping (School ofMechanical Engineering and Automation，BUAA，Beijing 100083，China) Abstract：Based on the ANSYS，a 3-D finite element model of the heater in the vacuum braze furnace was established．A process of the electric current changing into Joule—heat and the heat radiation transfer to the ambient was simulated，in which the thermal-electric coupled el- emem was employed．The distribution of the temperature，voltage，and current density of the heater was obtained．Th e total Joule-heat generation and radiation heat lost could be obtained from the result date ofthe postprocessors． Key words：vacuum brazing fumace；heater；numerical simulation 采用有限元软件 ANSYS对焊接热过程进行数值模 本文中的分析对象加热体是一带式串并联结构，如 拟，已经被广泛应用，其技术也日趋成熟和完善，但是针 图1所示：由于其结构的复杂性及几何对称性，在ANSYS 对真空钎焊热过程的模拟研究却相对缺乏。真空钎焊的 中通过直接建立89个5。，壁厚1 mlrl的部分圆柱体组合 热过程具有加热的整体性，热源的固定性和连续性，传 而成一个完整的加热体实体模型。考虑到薄壁结构网格 热过程的单一性——辐射传热等特点。 划分的特殊性，为了方便其后的网格划分，并尽量保证 加热体是整个真空钎焊炉中最重要的部件，它通过 网格划分的质量，对这些部分圆柱体实体未做任何布尔 辐射传热将由导入炉内的电流转换成的焦耳热传递给工 运算。 艺盒中的焊件及炉中其他零件，保证炉子空间达到预定 的温度，从而完成钎焊过程。 本文将建立一真空钎焊炉加热体的三维有限元模型， 并利用有限元软件ANSYS对其热过程进行数值模拟。 1模型的建立 模型的建立是加热体数值模拟中非常重要的一步，因 为所有的分析都是建立在模型的基础之上的。ANSYS中 建模的目的就是根据实际情况，结合分析的要求建立适 合求解的有限元模型。 1．1建立几何模型 在真空钎焊炉中，辐射是最主要的传热方式，加热 体通过电流生成的焦耳热正是通过辐射传递给工艺盒中 的焊件及炉中其他零件的。真空条件下，该辐射问题就 成为