【流体】IHクッキングヒーターの熱・電磁界連成解析

2023年01月16日

今回の流体コラムでは、熱流体解析ソフトSimcenter FLOEFDの電磁界オプションを使用し、IHクッキングヒーターの熱・電磁界連成解析を行った事例を紹介いたします。

はじめに

IHクッキングヒーターでは、磁力発生コイルに交流電流を流すことで、コイル周りに周期的に変化する磁力線が発生します。これにより、鉄鍋の内部に渦電流が発生し、ジュール熱によって加熱されます。
このことから、IHクッキングヒーターで所望の加熱性能を実現するためには、コイルの設計が重要と考えられます。
今回は、FLOEFDの電磁界オプションを用いて、コイル通電時のフライパンの温度分布を計算していきます。

解析条件

■　解析モデル
図１に解析モデルの概要を示します。

図１：モデルの概要

■　解析条件の設定
表１に解析条件を示します。

表１：解析条件

解析結果

図2～７に種々の解析結果を示します。

図２：熱解析用メッシュ　24074セル

図３：電磁界解析用　848820要素

図４：磁束密度

図５：鍋の発熱量

図６：鍋の温度分布

図７：抵抗損失

まとめ

今回の解析事例では、IHクッキングヒーターの熱・電磁界連成解析を取り上げました。解析結果から、交流電流通電時の磁束密度、発熱量、温度分布、抵抗損失を把握することできました。
このように、FLOEFDの電磁界オプションを利用することで、交流電流通電時のジュール発熱を高精度で計算することが可能です。

[From K. Sugahara]

備考

解析タイプ	定常熱伝導、ふく射、電磁界
電磁界解析タイプ	時間調和
電磁界-周波数	25kHz
境界条件（壁面熱伝達係数）	10 W/(m2・K)

使用ソフト	Simcenter FLOEFD
オプション	Structuralモジュール、または、EVモジュール
計算時間	31 min
使用CPU	Intel(R) Xeon(R) Platinum 8260 CPU @ 2.40GHz

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