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连续加热炉段法模型与三元模型的研究

论文摘要

本文建立了二维空间下的段法模型,采用多重Gauss-Legendre积分法求解出各段辐射直接交换面积,并用Gauss列主元消元法求解各表面段的反射热流密度,进而求得辐射全交换面积矩阵。描述炉膛热交换场的段能量平衡方程组,采用主变量修正法求解；钢坯加热过程以一维非稳态导热方程描述,并采用有限差分法求解。上述两组方程互为边界条件,即耦合求解。本文对三元模型的研究,仍先屏蔽段间辐射,炉气段的能量方程采用Newton迭代法,依炉气流向逐一求解。实现了解耦简化。钢坯加热的描述与段法相同。考虑到段法机理严谨,精度较高,以段法解得的温度场为基准,对三元模型的结果进行评价,并对三元模型的参数（目前先考虑炉气黑度εg）进行修正。初步达到提高三元模型精度的目的。针对三元模型屏蔽段间辐射的假定,提出“三段模型”作为改进方案,实质上是考虑相邻段的辐射,但忽略较远处的辐射热交换。模拟表明,“三段模型”的精度高于三元模型,可称为改进型三元模型。三元模型可作为加热炉在线控制的辅助模型,本研究有助于提高三元模型在线运行的精度。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究意义
  • 1.2 文献综述
  • 1.2.1 钢坯内部导热过程的数值解法
  • 1.2.2 钢坯外部热交换场的数学描述
  • 1.2.3 国内外加热炉自动控制的发展
  • 1.3 研究内容
  • 第二章 段法模型的建立
  • 2.1 段法模型简介
  • 2.2 模型的假设
  • 2.3 钢坯内部导热差分方程的建立
  • 2.4 辐射直接交换面积和辐射全交换面积
  • 2.4.1 辐射直接交换面积
  • 2.4.2 辐射直接交换面积的数值解
  • 2.4.3 辐射全交换面积
  • 2.4.4 反射热流密度求解
  • 2.5 模型段内能量平衡方程的建立
  • 2.5.1 炉气能量平衡方程的建立
  • 2.5.2 炉围能量平衡方程的建立
  • 2.5.3 钢坯表面能量平衡方程的建立
  • 2.6 段法模型的求解
  • 2.6.1 求解思路
  • 2.6.2 主变量修正法
  • 2.6.3 热流场和钢坯温度场的数学处理方法
  • 2.6.4 钢坯物性参数的处理
  • 2.6.5 对流换热系数的确定
  • 第三章 三元模型的建立
  • 3.1 建模思想
  • 3.2 三元模型中辐射交换面积求解
  • 3.3 能量平衡方程组的建立
  • 3.4 段法和三元模型的改进
  • 3.4.1 孔模型
  • 3.4.2 炉气吸收系数与其黑度的关系
  • 3.4.3 段法与三元模型的结合
  • 第四章 段法和三元模型的比较研究
  • 4.1 段法模拟结果
  • 4.2 三元模型模拟结果
  • 4.3 三段模型法模拟结果
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/d62573c5569da00e5ebb159d.html