感应熔炼的基本原理是电磁感应原理和电流热效应原理，将其内部假设为圆柱体，简化后的物理模型如图l所示。感应线圈接入交变电流，在周围空间产生交变磁场，该磁场的磁力线将部分穿透炉内金属炉料。交变磁场的磁通量变化产生感应电动势，炉料内部将会产生感生电流，该电流在有一定阻抗的金属炉料内部流动，产生的热能加热金属炉料并熔化成熔体。

    熔炼作为铸件生产的首要环节，控制金属液的质量和感应熔炼成本对铸件质量和生产成本具有重要意义。感应电炉作为主要的熔炼设备，能使金属液温度均匀化，金属液氧化易控制和熔炼过程元素烧损少，被用在越来越多的场合。近年来，利用计算机技术对电炉感应熔炼过程优化的研究显示出强大的优势。国外一些学者对磁性和非磁性材料进行横向磁通感应加热研究，建立描述电磁场强度的模型；采用有限元法和边界元法，研究考虑相变的耦合热电磁流体动力学模型，其结果为工业炉设计提供了一定依据。哈尔滨工业大学的郭景杰建立水冷铜坩埚感应熔炼过程的温度场模拟计算模型，并推导了炉料半径方向上单个网格功率计算模型。肖新棉等推导了感应加热线圈电磁场分布规律，但未能对实际传热过程进行合理计算。航空工业第五设计院的干肇智采用有限差分法对感应加热工件温度部分进行模拟，并编制加热程序。重庆大学的朱寿礼研究了中频无芯感应熔炼过程的温度分布和相界面移动特性，并讨论了电流的集肤效应。

    综上所示，大多学者的研究工作多针对单物理场，鲜有耦合多物理场研究，并且结果的可视化较差，不便于分析：或者研究感应加热在单一工件上的应用。本研究将在华中科技大学凝固模拟课题组现有的计算机数值模拟仿真技术之上，针对感应电炉熔炼的特点，对其熔体传热行为进行数值模拟，定量预测其温度场和揭示该行为的规律，对实际生产中调整电炉熔炼工艺参数有一定的指导作用。