3D电感加热模型的有效网格策略

One of the challenges when modeling inductive heating processes in 3D is that you often need to resolve the skin depth within the part being heated via a thin boundary layer mesh, but don’t want to include the remaining interior of the part within the electromagnetics model. Here, we will look at a meshing technique that efficiently addresses such cases.

3D电感加热模型的简介

考虑下图中显示的电感加热设置，该设置围绕铝制汽车活塞头的线圈。出于我们的目的，我们可以假设对称并将模型减少到四分之一部分，磁性绝缘对称平面上的边界条件。我们还通过完美的磁导体（健康）状况。

铝制缸盖的电感加热设置和相应的计算模型利用对称性。

在40 kHz下运行的电感铜线圈可以通过两个均质的多屈服线圈进行建模，这些线圈不需要非常细分。但是，在铝制活塞头内，皮肤深度与较小的特征尺寸相当，因此我们知道我们需要使用边界层网格划分准确计算损失。

由于我们知道电磁场不会渗透到材料中，因此我们理想地希望从电磁场计算中省略零件的所有中心体积。另一方面，我们确实知道气缸的中央体积会影响热溶液，因此我们不能完全删除该体积。我们需要根据边界层的网格划分要求将零件分为两个子域。事实证明，网格划分工具的组合可以用来快速，轻松地设置这样的模型。让我们了解更多！

有效地设置模型和网格

从上图所示的几何形状开始，我们定义网格。我们首先在零件和周围的空气中生成四面体网格，然后定义一个边界层网格，由四个元素组成，每个元素在活塞的暴露边界上等于皮肤深度的一半，如下图所示。

网眼，带有活塞面上边界层网眼的亮点。

一旦构建了该网格，我们希望根据皮肤深度网格和零件内的其余体积之间的边界来对几何形状进行划分。这需要额外的步骤。首先，我们需要介绍另一个3D组件进入我们的模型。进入网这个新的3D组件的分支，我们将导入更早创建的网格。

从一个复制网格的导入网格操作零件给另一个。

将网格带入这个新的零件，我们需要介绍一个分割特征通过表达式进入网格和分区：ISPRISM，如下面的屏幕截图所示。这ISPRISM变量是一个逻辑变量，仅适用于棱柱形元素在边界层网格中使用。因此，该操作将圆柱体的网状体积分为两卷：

1. 与棱镜元素融合的薄外壳
2. 其余的

当我们开始将物理学添加到模型时，这些不同的域可用。如果我们想回去修改网格，我们将要回到组件1，修改网格，然后将网格重新接口到组件2。重要的是要注意，您不能在组件2- 您总是必须回到原始零件，修改源网格，然后重新接口。

分区操作，在网格本身上运行，以及新创建的域的可视化。

这样做了，可以在第二个零件对于仅在整个零件的体积中求解温度场的同时，用于线圈，空气和边界层中的电磁场。在边界层域和零件剩余体积之间的边界处，应用阻抗边界条件，因为这将解释边界层网格中未完全捕获的损失的任何一小部分。

对于这种情况，与我们在该零件深处解决的田野相比，仅线圈，空气和皮肤深度区域的电磁模型的自由度降低了约20％，我们已经知道这是微不足道的。对于其他零件，这些节省可能会更大。

在整个体积中计算的温度场以及仅在边界层域内计算的电感加热。

进一步的资源和闭幕词

在此概述感应加热和边界层网络的综合概述学习中心课程。要使用的研究类型取决于存在的非线性，如果您想研究温度升高或稳态温度场，如其中所述以前的博客文章。

在许多其他情况下，可以使用基于网格的分区的技术。甚至可以将所得网格重新接收，因为几何形状重新回到另一个组件中并重新进行。然而，请记住，边界层网格划分是均匀表面偏移的近似值，并且所得的几何形状可能并不总是适合进一步的几何作战。作为替代方案，如果需要确切的偏移，并且如果需要执行可靠的后续几何操作，请使用加厚操作，该操作可与该操作一起使用设计模块。但是，在所需的近似厚度几何层（例如3D诱导加热）时，此处描述的技术可能非常有帮助。

自己尝试

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