三层炉辊T-6热处理固溶炉横向气流循环的数值分析

摘要

本文针对某公司即将设计生产的产品--三层炉辊T-6热处理固溶炉进行了炉内气体横向循环流场分布的数值分析研究。该热处理炉将用于汽车轮毂的连续性固溶处理。因炉内气体流动及流场分布情况将直接影响轮毂的热处理质量，对该炉炉内气体流场分布的研究具有理论和实际意义。目前对炉内气体流场分布常规的研究方法是现场测量或模型实验，由于炉子的结构比较复杂，对其进行大量实验测量分析比较困难。随着计算机技术的发展，借助计算流体力学CFD为基础的数值分析方法对其进行流场的分析研究已成为可能，这样不仅可以节省大量的人力、物力，而且可以大大缩短研究周期。
　　 本文利用CFD计算软件FLUENT对三层炉辊T-6热处理固溶炉按1:1比例建立了三维几何模型，通过采用Realizable k-ε湍流模型进行横向气流循环的数值分析研究，获得了炉内气体流速的分布规律，并根据不同的循环倍率得出炉内流场速值分布曲线及与不同循环倍率相对应的炉内阻力分布。
　　 本文的研究结果对于同类炉型的风机选择以及热处理炉的优化设计具有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 热处理技术的简介

1.1.1 热处理的意义

1.1.2 热处理技术的相关因素

1.2 热处理炉简介

1.2.1 热处理炉的特点

1.2.2 热处理炉的分类

1.2.3 T6热处理炉的简介

1.3 T6热处理炉模拟的现状及意义

1.3.1 热处理模拟的现状

1.3.2 本文研究的目的和意义

第2章 CFD及计算软件FLUENT介绍

2.1 计算流体力学概述

2.1.1 计算流体动力学

2.1.2 计算流体动力学的计算过程

2.1.3 计算流体动力学的特点

2.2 CFD的总体计算流程

2.3 CFD软件结构及常用软件

2.3.1 前处理器

2.3.2 求解器

2.3.3 后处理器

2.3.4 常用的CFD软件

2.4 FLUENT软件

2.4.1 FLUENT软件简介

2.4.2 FLUENT软件在我国的应用及应用前景

2.5 本章小节

第3章 数学模型的研究

3.1 湍流的基本方程

3.2 湍流的数值模拟方法

3.2.1 三维湍流数值模拟方法的分类

3.2.2 涡粘模型

3.2.3 两方程模型

3.3 边界条件

3.3.1 进口条件

3.3.2 出口条件

3.3.3 壁面条件

3.4 数值方法

3.4.1 微分方程组的离散

3.4.2 离散格式

3.4.3 流场的数值解法

3.5 本章小节

第4章 三层炉辊T6热处理固溶炉流场分析

4.1 三层炉辊T6热处理炉的概括

4.2 三层炉辊T6热处理固溶炉的三维建模

4.2.1 合理的简化和假设

4.2.2 炉内数学模型的建立

4.3 数值计算

4.3.1 数值计算方法分析

4.3.2 数值模拟步骤

4.4 结果分析

4.4.1 初始条件(60倍的循环倍率)下炉内流场分布

4.4.2 边界条件(入口速度和出口压力)对流场的影响

4.4.3 炉内阻力的计算

第5章 结论

参考文献

致谢