Комп’ютерне моделювання температурного поля в процесі спікання карбідних композитів при використанні індукційного та променевого нагрівання

Abstract

Розроблено комп’ютерну модель температурного поля високотемпературної установки спікання порошкових зразків із керамічних матеріалів з використанням індукційного і променевого нагрівання. Для чисельного розв’язання системи рівнянь, що описує процеси індукційного та променевого нагрівання, використано метод скінченних елементів у поєднанні зі скінченнорізницевою процедурою по часі, яка базується на схемі Ньютона-Рафсона, а при моделюванні променевого теплообміну – метод випромінювань. Проведено чисельний аналіз температурного поля в технологічній установці в процесі спікання. Наведено порівняння чисельних результатів і результатів вимірювання температури на поверхні інфільтратора в процесі спікання композитної суміші із карбідокремнієвим каркасом; на підставі узгодження результатів обчислень з результатами вимірювань зроблено висновок про адек­ватність комп’ютерної моделі.

Разработана компьютерная модель температурного поля высокотемпературной установки спекания порошковых образцов из керамических материалов с использованием индукционного и лучистого нагревов. Для численного решения системы уравнений, описывающих процессы индукционного и лучистого нагревов, используется метод конечных элементов в сочетании с конечноразностной процедурой по времени, базирующейся на схеме Ньютона-Рафсона, а при моделировании лучистого теплообмена – метод радиоактивностей. Проведен численный анализ температурного поля в технологической установке в процессе спекания. Приведено сравнение численных результатов с результатами измерения температуры на поверхности инфильтратора в процессе спекания композитной смеси с карбидокремниевым каркасом; на основе согласия результатов вычислений с результатами измерений сделан вывод об адекватности компьютерной модели.

The computer model of temperature field in technological furnace during sintering of the ceramic powder specimen using inductive and radiation heating was developed. The computer model is based on finite elements method and Newton-Rafson time scheme; for the simulation of radiative heat transfer the radiosity method is used. The numerical analysis of temperature field in technological furnace during sintering process was accomplished. The results of numerical and experimental investigations of temperature on the surface of infiltrator are presented. The good agreement of the numerical results with experimental data ratify the adequacy of computer model.