مطالعه ی عددی تاثیر شکل جریان ورودی روی میدان های الکترومغناطیسی و توان تولید شده در فرآیند گرمای القایی

گرمای القایی، فرآیند گرمادهی یک جسم رسانای الکتریکی (معمولا فلز) به واسطه القای الکترومغناطیسی است. در این فرآیند جریان های گردابی در داخل فلز تولید شده و مقاومت الکتریکی منجر به گرمادهی ژول در آن می شود. یک سیستم گرم کننده القایی شامل یک پیچه است که در آن یک جریان الکتریکی متناوب فرکانس بالا جریان می یابد که انتخاب فرکانس بستگی به اندازه جسم، نوع ماده و جفت شدگی بین پیچه و جسم دارد. از گرمادهی القایی در کاربرد های فراوانی از جمله کوره های گرمایی، سخت شدگی سطح، ذوب، پخت، جوش، لحیم کاری و رشد بلور از فاز مذاب استفاده می شود. به منظور بهینه سازی این فرآیند لازم است پارامتر های مختلف موجود در سیستم بررسی شود که یکی از مهمترین این پارامترها چگالی جریان های القائی در پیچه و قطعه کار است. در سیستم های رشد بلور به روش چُکرالسکی، گرمای القا شده در بوته فلزی و گرم کننده جانبی فعال توسط پیچه ایجاد می شود. پارامترهای متفاوتی از جمله شکل سطح مقطع حلقه های پیچه، فاصله بین پیچه و بوته و شکل بوته بر روی توزیع میدان های الکترومغناطیسی، مقدار و ساختار گرمای القا شده و گرادیان دما در سیستم های گرمای القایی تاثیر می گذارد. هدف از انجام این تحقیق، بسط یک مدل ریاضی برای سیستم واقعی گرما- القائی رشد چُکرالسکی و سیستم های گرمای القایی دیگر و بررسی تغییرات میدان های الکترومغناطیسی و گرمای القایی ایجاد شده در سیستم برای پیچه با شکل سطح مقطع مستطیل برای شکل های مختلف جریان رانشی در پیچه القائی (سینوسی، مربعی، مثلثی و دندان اره ای) می باشد. بدین منظور با استفاده از یک مدل دو بعدی، توزیع میدان های الکترومغناطیسی و توان تولید شده در نواحی مختف سیستم گرمای القایی محاسبه و تشریح می گردد.