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【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。

画像:IHクッキングヒーターモデルの概要

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 849649要素


画像:磁束密度

図4:磁束密度


図5:鍋の発熱量


図6:鍋の温度分布


画像:抵抗損失

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 23 min
使用CPU Intel(R) Xeon(R) Platinum 8260 CPU @ 2.40GHz

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