Indukční ohřev (simultánní a posuvný), indukční kalení, indukční vysoušení

V laboratoři jsme vyvinuli původní integrodiferenciální model posuvného indukčního ohřevu (v tomto případě se induktor pomalu pohybuje podél vsázky). Model pracuje přímo s proudovými hustotami jak v induktoru (s vlivem povrchového jevu), tak i ve vsázce (vířivé proudy). V tomto případě stačí na rozdíl od metody konečných prvků diskretizovat aktivní prvky systému, přičemž okrajové podmínky jsou zahrnuty v jádrech příslušných integrálů. Základní výhodou tohoto modelu je eliminace nutnosti přesíťovávání oblasti v každé časové hladině, nevýhodou je práce s hustými maticemi, jejichž prvky jsou dány složitými integrály.

Vybrané publikace k tématu:

• P. Karban, I. Dolezel, P. Solin: Computation of General Nonstationary 2D Eddy Currents in Linear Moving Arrangements Using an Integro-Differential Approach, COMPEL 25, No. 3, 2006, pp. 635–641.
• P. Karban, I. Dolezel, P. Solin: Integrodifferential Model of Eddy Currents in Axisymmetric Nonmagnetic Bodies Heated by Moving Inductor, Archives for Electrical Engineering 54, No. 4, 2006, pp. 197–207.
• I. Dolezel, P. Karban, M. Donatova, P. Solin: Integrodifferential Approach to Solution of Eddy Currents in Linear Structures with Motion. Math. Comput. Simul. 80, Issue 8 (2010), pp. 1636–1646.
• I. Dolezel, P. Karban, P. Solin: Integral Methods in Low-Frequency Electromagnetics. Wiley, Hoboken, NJ, 388 pages.

Termoelasticita generovaná indukčním ohřevem, nastavování polohy prostřednictvím termoelasticity, indukční lisování za tepla

Termoelasticita generovaná indukčním ohřevem je základem řady progresivních průmyslových technologií a laboratorních aplikací. Z fyzikálního hlediska se jedná o trojnásobně sdružený nestacionární problém charakterizovaný vzájemnou interakcí elektromagnetického pole, teplotního pole a pole termoelastických deformací. Často se zde objevuje nutnost vyřešit i související kontaktní úlohu. V laboratoři byly ve spolupráci s ukrajinskou Akademií věd a se Západočeskou univerzitou v Plzni vyvinuty numerické metody a algoritmy pro řešení těchto problémů.

Vybrané publikace k tématu:

• I. Dolezel, P. Karban, B. Ulrych, M. Pantelyat, Y. Matyukhin, P. Gontarowskiy, Numerical Model of a Thermoelastic Actuator Solved as a Coupled Contact Problem. COMPEL 36 (2007), No. 4, pp. 1063–1072.
• I. Dolezel, P. Karban, B. Ulrych, M. Pantelyat, Y. Matyukhin, P. Gontarowsky, N. Shulzhenko, Limit Operation Regimes of Actuators Working on Principle of Thermoelasticity, IEEE Trans. Magn. 44 (2008), No. 6, pp. 810–813.
• I. Dolezel, P. Karban, P. Kropik, and D. Panek. Accurate Control of Position by Induction Heating-Produced Thermoelasticity. IEEE Trans. Magn. 46 (2010), accepted.
• I. Dolezel, V. Kotlan, E. Kronerova, B. Ulrych: Induction Thermoelastic Actuator with Controllable Operation Regime. COMPEL 39 (2010), accepted.

Elektromagnetické míchání, tavení, tavení v levitaci

Elektromagnetické tavení a míchání v kelímku patří k základním technologiím pro přípravu a zpracování vybraných kovů a jejich slitin. Cílem míchání je především homogenizace taveniny po přidání přísad do základního kovu, degazifikace taveniny a dosažení příznivého průběhu tuhnutí, při němž se potlačí nárůst nežádoucích dendritických krystalů v tuhnoucí struktuře. Z fyzikálního hlediska se jedná o velmi složitý sdružený problém s interakcí elektromagnetického pole, teplotního pole a pole rychlosti taveniny a modelováním tvaru volné hladiny. Ještě náročnější jsou modely levitačního tavení, jež se využívá v případě, kdy výsledkem procesu musí být extrémně čistý kov (tavení v kelímku může vést ke znečištění taveniny částicemi z jeho vyzdívky).

Čerpání tekutých kovů (asynchronní čerpadla, magnetohydrodynamická čerpadla), průtok roztaveného kovu potrubím

Jiná technologie, která se často využívá při práci s roztavenými kovy, je jejich čerpání (nebo dávkování). Skupina se zabývá modelováním určitých typů vhodných čerpadel (zejména magnetohydrodynamických, ale také asynchronních) a souvisejícími problémy elektromagneticky řízeného proudění.

Příslušné matematické modely se většinou řeší vlastními algoritmy a počítačovými programy.

Elektromagnetické aktuátory vybraných typů

Elektromagnetické aktuátory jsou obecně zařízení transformující elektrickou energii na mechanickou práci. Skupina se zabývá několika typy těchto zařízení, kde převažují kombinované elektromagneticko-termoelastické aktuátory pro přesné nastavování polohy a speciální aktuátory s permanentními magnety, jejichž statické charakteristiky musí splňovat předepsané požadavky.