Optimization of Special Inductor for Induction Pre-heating

• Autorzy: Pánek D. , Kotlan V. , Doležel I.

Identyfikatory

DOI

10.12915/pe.2014.12.64

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja specjalnego induktora dla indukcji grzania wstępnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The shape of a device for induction pre-heating of steel bodies is optimized in order to obtain its best performance. The goal is to maximize heat delivered to the place of the body that will be post-heated by laser beam, while heat produced elsewhere should be minimized. The direct problem (hard-coupled analysis of magnetic and temperature fields in the system) is solved by the finite element method. The inverse problem is solved using a special genetic algorithm with some elements of NSGA II. The methodology is illustrated by a typical example.

PL

W artykule prezentowana jest optymalizacja kształtu urządzenia do indukowania grzania wstępnego stalowych obiektów w celu otrzymania najlepszego działania. Celem jest maksymalizacja ciepla dostarczanego do miejsca w obiekcie, które zostanie poddane grzaniu wiązką laserową, przy jednoczesnej minimalizacji ciepla dostarczanego wszędzie indziej. Zagadnienie proste (silnie sprzężona analiza pola magnetycznego i pola temperaturowego w systemie) rozwiązane zostało metodą elementów skończonych. Zagadnienie odwrotne rozwiązywane jest przy użyciu specjalnego algorytmu genetycznego z pewnymi elementami NSGA II. Metodyka została zilustrowana typowym przykładem.

Słowa kluczowe

EN

induction heating; shape optimization; hard-coupled formulation; genetic algorithm

PL

grzanie indukcyjne; optymalizacja kształtu; sformułowanie silnie sprzężone; algorytm genetyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 90, nr 12
• Strony: 253--256
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pánek D.

• University of West Bohemia, Faculty of Electrical Engineering, Univerzitní 26, 306 14 Plzeň, Czech Republic

autor

Kotlan V.

• University of West Bohemia, Faculty of Electrical Engineering, Univerzitní 26, 306 14 Plzeň, Czech Republic

autor

Doležel I.

• Academy of Sciences of the Czech Republic, Institute of Thermomechanics, Dolejškova 5, 182 00 Praha 8, Czech Republic

Bibliografia

• [1] P. Mackwood, R. C. Crafer: Thermal modelling of laser welding and related processes: a literature review. Optics & Laser Technology 37 (2), pp. 99–115 (2005).
• [2] M. F. Ashby, K. A. Easterling: The transformation hardening of steel surfaces by laser beams: I. Hypo-eutectoid steels. Acta Metallurgica 32 (11), pp. 1935–1948 (1984).
• [3] A. K. Nath, A. Gupta, F. Benny: Theoretical and experimental study on laser surface hardening by repetitive laser pulses. Surface and Coatings Technology 206 (8–9), pp. 2602–2615 (2012).
• [4] S. Skvarenina, Y. C. Shin: Predictive modeling and experimental results for laser hardening of AISI 1536 steel with complex geometric features by a high power diode laser. Surface and Coatings Technology 201 (6), pp. 2256–2269 (2006).
• [5] S. S. Akhtar, B. S. Yilbas: Laser treatment of steel surfaces: Numerical and experimental investigations of temperature and stress fields. Comprehensive Materials Processing, Elsevier, pp. 25–46 (2014).
• [6] M. Kuczmann, A. Iványi: The finite element method in magnetics. Akadémiai Kiadó, Budapest (2008).
• [7] J. A. Stratton: Electromagnetic theory. Wiley-IEEE Press, New York (2007).
• [8] J. P. Holman: Heat transfer, McGraw-Hill, New York (2002).
• [9] P. Karban and others: C++ application for the solution of PDEs. Available: http://agros2d.org.
• [10] P. Solin and others: Hermes - Higher-order modular finite element system (User's guide). Available: http://hpfem.org.
• [11] P. Solin, K. Segeth, I. Dolezel: Higher-order finite element methods, CRC Press, Boca Raton, FL, USA (2003).