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中厚板射流冲击冷却有限元模拟

作　者: 王明涛
导　师: 赵红阳
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 射流热交换超快冷有限元
分类号: TG335.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

超快速冷却技术作为新一代控制轧制和控制冷却技术,与传统的TMCP技术相结合,建立了合理的控制体系,解决了传统控制冷却技术在开发一些具有良好综合性能高附加值的品种钢上的困难。近几年来,由东北大学自主研发的超快速冷却设备在国内几家钢铁公司相继投入运行生产,打破了国外的垄断,推进了进口设备国产化的进程,但其冷却能力和冷却均匀性方面还有待完善。本文以有限元软件ANSYS/FLUENT为平台,对诸多影响超快速冷却设备冷却能力与冷却均与性方面的因素进行详细的研究分析。由于设备喷嘴的设计和布置决定了高压大流量冷却水的形成,在考虑缝隙喷嘴和三联喷嘴两种不同类型设计情况下,重点对喷嘴的高度、压力、角度、口径、间距和冷却水温度进行详细分析,为找出合理的喷嘴布置方式,以便提高射流冲击的冷却能力和其冷却均匀性,为超快速冷却设备的设计安装提供理论依据和参考。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1. 课题背景及文献综述  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 控制冷却技术原理  10-13
    1.2.1 控制冷却过程的换热机理分析  10-12
    1.2.2 控制冷却技术  12-13
    1.2.3 控制冷却技术的发展方向  13
  1.3 超快速冷却技术的应用  13-15
  1.4 课题研究内容  15
  1.5 课题研究意义  15-16
  1.6 本章小结  16-17
2. 射流冲击冷却基础研究  17-32
  2.1 射流基本理论与分析  17-19
  2.2 换热基本理论与分析  19-23
    2.2.1 三种基本传热方式  19-20
    2.2.2 对流换热基本原理  20-22
    2.2.3 冷却过程传热分析  22-23
  2.3 湍流模型及数值计算方法的确定  23-28
    2.3.1 多相流模型的选取  23-24
    2.3.2 湍流模型的选取  24-27
    2.3.3 数值计算的网格与方法  27-28
  2.4 实际生产情况分析  28-31
    2.4.1 热物性参数选取  28-30
    2.4.2 边界条件选取  30-31
  2.5 本章小结  31-32
3 中厚板射流冲击冷却有限元模拟  32-64
  3.1 射流冷却物理模型  32-34
  3.2 喷嘴高度对射流冲击冷却效果影响分析  34-42
    3.2.1 正常喷嘴高度对射流冲击冷却效果影响分析  34-40
    3.2.2 较高喷嘴高度对射流冲击冷却效果影响分析  40-42
  3.3 喷嘴压力对射流冲击冷却效果影响分析  42-47
    3.3.1 正常喷嘴压力对射流冲击冷却效果影响分析  43-45
    3.3.2 高压力喷嘴对射流冲击冷却效果影响分析  45-47
  3.4 喷嘴角度对射流冲击冷却效果影响分析  47-53
    3.4.1 初步筛选合理的喷嘴角度  47-51
    3.4.2 确定合适的喷嘴角度  51-53
  3.5 喷嘴口径对射流冲击冷却效果影响分析  53-56
  3.6 喷嘴间距对射流冲击冷却效果影响分析  56-59
  3.7 冷却水温度对射流冲击冷却效果影响分析  59-63
    3.7.1 常温冷却水对射流冲击冷却效果影响分析  59-61
    3.7.2 高温冷却水对射流冲击冷却效果影响分析  61-63
  3.8 本章小结  63-64
4 针对超快冷设备的冷却均匀性的有限元模拟  64-78
  4.1 超快冷设备高压射流冲击冷却模拟模型的建立  64-67
  4.2 超快冷单喷嘴的模拟结果  67-72
    4.2.1 单缝隙喷嘴的冷却效果  67-70
    4.2.2 单三联喷嘴的冷却效果  70-72
  4.3 超快冷组合喷嘴冷却效果  72-77
  4.4 本章小结  77-78
5. 超快速冷却在中厚板上的实际应用  78-81
  5.1 超快速冷却的应用实例  78-80
  5.2 本章小结  80-81
6 结论  81-82
参考文献  82-85
致谢  85

中厚板射流冲击冷却有限元模拟

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