三层炉辊输送式T6热处理固溶炉气体不同循环方式下流场数值模拟与比较

论文摘要

本文所研究的三层炉辊输送式T6热处理固溶炉是沈阳东大三建工业炉制造有限公司设计生产的产品。该炉用于铝合金压铸件的连续性固溶处理,炉内气体流动及其流场分布情况将直接影响被处理工件的热处理质量。由于影响炉内气体流场分布的因素繁多且十分复杂,对其进行大规模的工程实验研究比较困难,随着计算机技术的发展,利用CFD计算软件Fluent对其进行数值模拟成为一种行之有效的方法。该软件耗费少,速度快、效率高,并能在一定条件下模拟真实条件和理想条件,已成为众多研究机构广为使用的模拟研究工具。本文按实际炉体1：1比例构建物理模型,利用Fluent建立炉内流场的数学模型,并采用k-ε湍流模型模拟炉内的湍流流动。在处理工件数量和炉体尺寸不变的前提下,从研究固溶炉内气流分布的规律出发,分析影响炉内气体流动分布的诸多因素,并对该热处理炉内的流体动力学特性及气体流场分布情况进行模拟研究。在冷态条件下,改变炉内烟气的循环方向以及边界条件得出各类流场分布图,进而通过比较分析,选择出最佳循环方式下的炉型,对其结构进行内部调整,最终得到现有炉体尺寸下能保证炉内均匀流场和合理流速的炉型结构。本文的研究结果对进一步研究炉内气流分布及同类炉型的设计开发有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 T6热处理炉的发展简述
• 1.1.1 我国T6热处理炉的发展背景
• 1.1.2 T6热处理炉的出现及发展
• 1.1.3 T6热处理炉的结构发展
• 1.2 三层炉辊输送式T6热处理炉
• 1.2.1 工艺参数和工艺过程
• 1.2.2 设备特性
• 1.3 研究的目的和意义
• 第2章 数学模型与理论基础
• 2.1 流体多维运动基本控制方程
• 2.2 湍流模型
• 2.2.1 标准k-ε模型
• 2.2.2 带旋流修正的k-ε模型
• 2.3 边界条件
• 第3章 CFD-FLUENT软件介绍
• 3.1 CFD软件简介
• 3.2 前处理器GAMBIT
• 3.3 FLUENT软件介绍
• 3.3.1 FLUENT功能简介
• 3.3.2 FLUENT程序可以求解的问题
• 3.3.3 制定分析方案
• 3.3.4 求解问题的步骤
• 第4章 不同循环方式下固溶炉结构分析、建模及网格划分
• 4.1 炉体基本结构及分析
• 4.2 各炉体的三维建模
• 4.2.1 合理假设和结构简化
• 4.2.2 几何模型的建立
• 4.3 网格划分
• 4.4 流体物性及边界条件
• 第5章 数值模拟计算结果与分析
• 5.1 不同循环方式下各炉型整体气流分布
• 5.2 不同循环方式下炉内各断面流场分布图
• 5.2.1 不同循环方式下炉长方向主要断面气流分布图
• 5.2.2 不同循环方式下y=1.265m截面上气流分布图
• 5.2.3 不同循环方式下z=1.185m截面上的气流分布图
• 5.3 利用计算软件Origin对较优方案进行数值分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 最佳循环方式下炉型结构优化
• 6.1 炉体结构改造及其数值模拟
• 6.2 改造后炉内各主要断面气流分布的比较
• 6.3 最优结构炉内各断面气流分布
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢