三层炉辊输送T-6热处理固溶炉内温度场的数值分析

摘要

本文针对沈阳东大三建工业炉制造有限公司研发产品——三层炉辊输送T-6热处理固溶炉进行炉内温度分布和工件升温的数值分析研究。该炉用于铝合金压铸件的连续性固溶处理，炉内温度分布情况将直接影响被处理工件的热处理质量。为此，对该炉炉内温度分布的研究具有理论和实用意义。由于影响炉内温度分布的因素很多且十分复杂，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，借助计算流体力学(简称CFD)为基础的数值分析方法使之成为可能。
　　 本论文利用计算流体软件Fluent建立三层炉辊输送T6热处理固溶炉炉内温度场传热和工件导热的数学模型，并采用κ一ε紊流模型。作者参照一实际炉型，按1：1比例构建计算用物理模型，在处理工件数量不变的前提下，对该热处理炉内温度场特性及工件升温过程进行分析研究，获得炉内温度分布规律，并根据不同的边界条件得出多组温度分布图。据此对该类炉型进行操作参数改善性整定，进而改善炉内温度场分布及工件的升温状态，提高工件热处理质量。本文的研究结果对于同类炉型设计具有一定的参考价值，对实际操炉过程亦有一定指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2 加热炉的分类

1.2.1 按工作温度分

1.2.2 按工作方式分

1.2.3 按热源和加热方式分

1.2.4 按加热介质分

1.2.5 按炉型结构分

1.3 三层炉辊传输T6热处理炉

第2章CFD 技术及其计算软件介绍

2.1 计算流体动力学概述

2.1.1 什么是计算流体动力学

2.1.2 计算流体动力学的工作步骤

2.1.3 计算流体动力学的特点

2.2 CFD的求解过程

2.2.1 总体计算流程

2.2.2 建立控制方程

2.2.3 确定边界条件与初始条件

2.2.4 划分计算网格

2.2.5 建立离散方程

2.2.6 离散初始条件和边界条件

2.2.7 给定求解控制参数

2.2.8 求解离散方程

2.2.9 判断解的收敛性

2.2.10 显示和输出计算结果

2.3 CFD软件介绍

2.3.1 CFD软件结构

2.3.2 常用的CFD商用软件

2.3.3 FLUENT计算软件

第3章 数学模型的研究

3.1 流体运动的基本方程组

3.2 湍流数学模型

3.2.1 直接数值模拟(DNS)简介

3.2.2 大涡模拟(LES)简介

3.2.3 Reynolds平均法(RANS)简介

3.3 边界条件

3.3.1 固壁条件与壁面函数

3.3.2 进口条件

3.3.3 对称性条件

3.3.4 出口条件

3.4 数值方法

3.4.1 网格划分

3.4.2 微分方程组的离散

3.4.3 空间离散的高阶离散格式（二阶迎风格式）

3.4.4 基于SIMPLE算法的流场数值计算

第4章 三层炉辊输送T6热处理固溶炉基本结构及网格生成

4.1 三层炉辊输送T6热处理固溶炉基本结构

4.2 三层炉辊输送T6热处理固溶炉加热段数学模型的建立

4.2.1 合理的假设和简化

4.2.2 炉内热过程数学模型的建立

4.3 网格生成

4.3.1 物理模型

4.3.2 生成网格

4.3.3 初始条件的设置

第5章 数值计算结果及分析

5.1 初始条件下炉内各截面温度场分布

5.2 改变烟气温度炉内各截面温度场的分布

5.3 改变烟气流速炉内各截面温度场的分布

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢