感应加热不再仅仅是一个工业术语–它是一种用于从汽车到航空航天等各个领域的精密工具。 感应加热涉及复杂的多物理场：电磁场诱导电流，通过焦耳效应产生热量。通过模拟，工程师可以在硬件原型设计之前优化设计参数，如线圈几何形状和材料特性，从而节省时间和成本。
本博客将演示如何使用 ANSYS 的两个强大仿真工作流为感应加热建模。要研究的模型如下所示。它包括交流电流流过的线圈和线圈旁边的导电圆盘。涡流将在圆盘内部产生，从而加热圆盘。圆盘的稳态温度将在 ANSYS 中建模。
方法 #1：使用 ANSYS 系统耦合将麦克斯韦和机械热学联系起来
这种方法要求用户（在工作台中）准备一个麦克斯韦模型和一个机械热模型，并使用系统耦合将它们连接起来。
步骤 1：准备麦克斯韦模型
用户可以为圆盘定义与温度相关的材料。
设置好所有材料后，需要设置温度。确保选中 “包含温度依赖性 “和 “启用反馈 “复选框。
需要在麦克斯韦模型中添加系统耦合设置。添加完成后，可以保存并关闭 Maxwell 模型。在麦克斯韦模型文件夹中，将创建一个 .scp 文件并在以后使用。
步骤 2：在 Workbench 中准备机械热模型
机械模型只需包含圆盘几何形状。来自麦克斯韦的损耗将映射到机械热模型中的圆盘。边界条件设置如下所示（仅自然对流）。
用户需要添加系统耦合区域，并将磁盘主体分配给该区域。
分配系统耦合区域后，用户需要将系统耦合文件写入保存模型的文件夹。与麦克斯韦模型准备类似，机械模型文件夹中也将创建一个 .scp 文件。现在，可以保存并关闭模型。
步骤 3：通过系统耦合连接麦克斯韦和机械模型
系统耦合是一种 ANSYS 工具，可以连接不同的模型来进行多物理场仿真。需要将之前创建的 .scp 文件添加到系统耦合设置中。
然后需要一个耦合接口：一侧为 AEDT，二侧为机械。
接下来要做的是添加两个数据传输。一个用于传输温度，另一个用于传输损耗。有关系统耦合模型设置的更多详情，请参阅下面的视频。完成所有设置后，求解系统耦合模型，它将进行双向耦合分析。
步骤 4：检查结果
温度结果可以用麦克斯韦或机械单位显示。
来自麦克斯韦模型的结果：
机械模型（Workbench）的结果：温度分布与麦克斯韦模型相同。
方法 #2：在 ANSYS Electronics Desktop (AEDT) 中链接麦克斯韦和机械热模型
使用这种方法，用户只需使用一个界面：AEDT。AEDT 支持麦克斯韦热模拟和机械热模拟。
步骤 1：在 AEDT 中创建目标机械设计
创建麦克斯韦模型后，需要创建目标设计。
然后将自动创建机械热模型。边界条件和映射损失已经添加。
步骤 2：添加双向耦合
需要添加一个 2 向联轴器。之后就可以分析机械模型了。
步骤 3：检查结果
结果将在麦克斯韦模型和力学模型中提供。
源麦克斯韦模型的结果：
目标机械模型的结果：温度分布与麦克斯韦模型的结果相同，也非常接近系统耦合方法的结果。
这两种方法都能提供非常精确的结果。对于这个特定示例，AEDT 内部的耦合会更容易，因为用户只需关注一个界面。另一方面，系统耦合工具是一款非常强大的工具，可以将 ANSYS Maxwell 和 Fluent 进行耦合。