高线穿水冷却过程温度场的数值模拟

热钢圆盘喷水冷却过程的温度场测量与模拟
李康;王艳丽;许树勤
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】2006(29)4
【摘要】为了得到喷水淬火工艺参数与工件冷却速度的相互关系,对45钢圆盘试样分别在自然冷却和喷水冷却过程的温度场进行了实测与有限元模拟。

在试验中用热电偶和红外测温仪测得试样在两种条件下的冷却曲线,用有限元软件DEFORM 进行模拟,通过调整热流密度值,获得热流密度(HF)随表面温度的变化关系;并对所得数据进行拟合,得到热流密度与工件表面温度的函数关系式。

该关系式可用来求解热流密度,进而用有限元软件获得试样的温度场的模拟计算值。

结果表明,模拟值与实测结果吻合的较好。

【总页数】5页(P41-45)
【关键词】数值模拟;热流密度;热物性参数
【作者】李康;王艳丽;许树勤
【作者单位】太原理工大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG156.31
【相关文献】
1.冷却通道对超高强度钢热成形过程温度场的影响 [J], 蔡丽娟;彭成允;刘其源;李小平
2.Q345C钢连铸板坯热送热装过程中温度场和应力场模拟 [J], 王生朝;孙斌
3.Q215钢棒材热轧后湍流冷却过程温度场数值模拟 [J], 晋艳娟;张柱;崔小朝;刘勇;孙宏晓
4.冷却通道对超高强度钢热成形过程温度场的影响 [J], 蔡丽娟;彭成允;刘其源;李小平;
5.大断面轴承钢棒材超快速冷却过程温度场模拟 [J], 赵宪明;孙艳坤;吴迪
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高速线材穿水冷却过程的传热分析及数值模拟
赵志恒;张云祥;骆艳萍;陈密达;叶传龙;郭继祥
【期刊名称】《上海金属》
【年(卷),期】2023(45)1
【摘要】差分计算模型和水冷换热模型是影响高速线材温度计算准确性的两个主要因素。

提出了一种新的离散化网格划分方式,并据此推导出具有表面温度节点的一维有限差分模型。

采用Fluent软件模拟得出水冷管内冷却水的流速场,结合开冷温度对水冷温降的影响规律,构建了高速线材穿水冷却过程的非线性换热模型,并用现场实测数据验证了模型的精度,误差为±10%。

结合差分模型和水冷换热模型研究了预冷段水冷参数对线材表面温降和心表温差的影响。

结果表明:该模型可应用于线材水冷参数优化和在线水冷温控等。

【总页数】9页(P86-94)
【作者】赵志恒;张云祥;骆艳萍;陈密达;叶传龙;郭继祥
【作者单位】武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室;中冶南方工程技术有限公司;武钢集团昆明钢铁股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG335.6
【相关文献】
1.高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析Ⅱ.工艺参数对熔滴传热过程的影响
2.气固耦合传热数值模拟在篦冷机冷却熟料过程中的应用研究
3.水基Al2O3纳米流
体强化闭式冷却塔内传热过程数值模拟4.压延胶片与冷却鼓传热过程的数值模拟5.液体火箭发动机推力室发汗冷却传热过程的数值模拟(Ⅱ)数值方法与计算结果
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层流冷却过程中带钢温度场的数值模拟王洪彬1¹孙正旭1孙丽荣1苏艳萍2(1:莱芜钢铁集团有限公司板带厂 莱芜271126;2:北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 北京100083)摘要 建立了温度与相变耦合的二维有限差分预测模型,并对带钢轧后冷却过程带钢厚度和宽度方向的温度场进行了模拟计算。

根据连续等温转变实验曲线,采用A v ram i 方程和Sche il 的可加性法则来计算带钢相变潜热,实现温度和相变耦合求解,计算结果和现场实测结果吻合。

关键词 热轧带钢 有限差分 层流冷却 温度分布中图分类号 TG 335 文献标识码ASi m ulati on of Te mperat ure Distributionof Stri p Duri ng La m inar Cooli ngW ang Hongbin 1Sun Zhengxu 1Sun L irong 1Su Y anp i n g1(1:Lai w u Iron and Steel Group Co .,Ltd .Shandong 271126;2:N ational Eng i n eering Researc h Center for Advanced Ro lling .UST Be iji n g ,Be ijing 100083)AB STRACT A t w o -di m ensi onal te mperature and phase transfor m ation coupli ng predicti on model based on f-i n ite d ifference m et hod w as establi shed to ca lcu l a te the te m perature distr i buti on o f hot ro ll ed str i p coo l ed on run -ou t tab le a l ong thickness and w idt h d irec tion .Based on TTT curve ofm a terial st udied ,A vra m i equati on and Sche il addi-t iv it y rule we re applied to predict t he l a tent heat of phase transf o r m ati on ,and the coup li ng so lv i ng o f te m pera t ure and phase transfor m ation w as carr i ed out .The resu lts o f si m u lati on m atch we ll w ith actua lm easure m en t on spot .K EY W ORDSH o t roll ed strip F inite difference L a m i nar coo li ng T e mperature d i str i bu ti on1 前言对于带钢的热连轧过程来说,温度是直接影响轧制产品的尺寸精度和机械性能的重要因素之一。

热处理过程中温度场的数值模拟及分析热处理是一种常用的金属加工工艺，通过控制金属材料的加热与冷却过程，可以改变金属材料的组织结构和性能。

温度场是热处理过程中重要的参数之一，直接影响着金属材料的组织和性能的形成与变化。

因此，准确地模拟和分析热处理过程中的温度场对于优化工艺、改善产品质量具有重要意义。

数值模拟是研究温度场的有效方法之一。

它基于数学模型和计算方法，通过计算机的数值计算来获得温度场的分布情况。

在热处理过程中，温度场的分布受到多个因素的影响，如加热功率、材料热导率、热辐射、对流散热等。

数值模拟通过建立数学模型，考虑这些因素，并进行相应的计算，可以得到较为准确的温度场分布。

首先，进行数值模拟需要选择适当的数学模型。

在热处理过程中，常用的模型有热传导方程、能量方程等。

热传导方程是研究物体内部温度分布的基本方程，它考虑了热传导过程中的温度梯度对热流的影响。

能量方程则是考虑了热源与物体之间的热交换过程，可以更全面地描述温度场的变化。

其次，进行数值模拟需要确定边界条件。

边界条件是指在模拟过程中与外界接触的部分，它对于温度场的分布起着重要的影响。

常见的边界条件有热流、热辐射和对流散热等。

热流边界条件是指物体表面受到的外部热量输入或输出，热辐射边界条件是指物体表面受到的辐射热量，而对流散热边界条件则是指物体与周围介质间的热交换。

然后，进行数值模拟需要进行网格剖分。

网格剖分是将模拟区域分成小的单元，用于离散方程和计算。

在温度场的数值模拟中，常用的网格剖分方法有结构化网格和非结构化网格。

结构化网格是指将模拟区域划分为规则的矩形或立方体单元，易于计算和分析。

非结构化网格则是将模拟区域划分为任意形状的单元，适用于复杂几何形状和不均匀材料性质的模拟。

最后，进行数值模拟需要选择合适的求解方法。

在热处理过程中，常用的求解方法有有限差分法、有限元法和边界元法等。

有限差分法是基于差分逼近的一种方法，将参与方程离散化成代数方程，并通过迭代计算得到数值解。

高寒区引水渠道抽水融冰数值模拟引水渠道在高寒区域具有重要的水资源调配和供水功能。

然而，由于寒冷气候条件差异和水资源的固结，渠道引水受到限制，冬季常常出现结冰现象，严重影响了正常的供水运行。

因此，开展研究至关重要。

高寒区的特殊气候条件和严寒冬季是引水渠道融冰工作的主要挑战。

在这个区域，渠道的冰厚度和密度比低纬度地区的要大，冰层更为坚硬，很难通过传统的机械和化学方法融冰。

基于此，采用数值模拟研究引水渠道的抽水融冰过程，将为高寒区引水渠道融冰技术提供新的思路和方法。

数值模拟技术在水利工程领域已经有了广泛的应用。

利用计算机和数学模型，可以模拟不同冰厚度、气象条件和水流特性下的渠道抽水融冰过程，提供更为准确的融冰效果预测。

在数值模拟中，首先需要确定渠道的几何形状和渠道内部的流动特性，再考虑冰层的影响，通过数学模型和计算机算法计算渠道的流动动力学特性。

通过与实际观测和试验的对比，可以验证模型的可靠性，并进行进一步的优化。

涉及到多个关键因素，包括温度、湿度、风速、冰的热物性等。

其中，温度是影响融冰过程的最主要因素之一。

通过数值模拟，可以对不同温度条件下渠道内的冰层融化速度进行预测，从而为实际工程提供优化设计和运行建议。

此外，湿度和风速也会对融冰过程产生重要影响。

通过数值模拟，可以分析不同湿度和风速条件下的渠道抽水融冰效果，提供相应的技术参考。

另外，冰的热物性也是数值模拟研究中的重要因素之一。

在高寒区域，冰层通常具有较高的导热系数和比热容，因此，需要对冰的热物性进行准确的测定和模拟。

通过数值模拟，可以分析不同热物性条件下的渠道抽水融冰效果，并对冰的热物性进行优化设计和改进。

综上所述，是一项具有重要意义的研究，通过数值模拟技术，可以预测不同冰厚度、气象条件和水流特性下的渠道抽水融冰效果，为高寒区引水渠道的融冰技术提供科学依据。

然而，需要注意的是，数值模拟的结果仍然需要与实际观测和试验相结合，进一步验证和修正模型，以保证模拟结果的可靠性和准确性。

高速线材穿水控冷过程温度场建模与分析的开题报告一、选题背景和意义高速线材作为一种常见的金属材料，在很多行业中都有广泛的应用，如汽车、机械制造、航空航天等领域。

在生产过程中，高速线材需要经过一系列的加工工艺，其中穿水控冷是一种常用的降温方式，其可以使钢材的组织细化，提高其强度和韧性，从而更好地满足各行业对材料性能的要求。

因此，对于高速线材的穿水控冷过程进行温度场建模和分析，对于提高生产效率和优化产品质量具有重要意义。

二、研究内容和主要工作本研究的主要目标是对高速线材在穿水控冷过程中的温度场进行建模和分析，以探究不同加工参数下温度分布的变化规律，并根据分析结果进一步优化加工工艺，提高产能和产品质量。

具体研究内容包括：1.高速线材穿水控冷过程温度场的建模和分析，包括研究材料的热传导特性、穿水头的设计参数、水流量和冷却温度等因素对温度场的影响。

2.通过数值模拟方法对不同加工参数下的高速线材穿水控冷过程进行模拟，分析出不同区域的温度分布情况以及整个过程中温度的变化趋势。

3.对模拟结果进行分析，探究不同加工参数的优缺点，挖掘可能的优化空间，提出相关的优化建议。

4.通过对比实验验证模拟结果的准确性，并进一步优化加工工艺。

三、预期成果本研究预期取得如下成果：1.高速线材穿水控冷过程的温度场建模和分析方法的研究，为类似问题的研究提供借鉴和参考。

2.针对高速线材穿水控冷过程中不同加工参数的温度分布变化规律的研究结果，可以为企业优化加工工艺、提高产品质量和产能提供有力支撑。

3.通过数值模拟和实验验证，可以验证建立的温度场模型的准确性并进一步优化加工工艺，为生产过程提供参考。

四、研究方法和技术路线1. 研究方法本研究采用了温度场建模和分析相结合的方法，重点应用了数值模拟方法，结合实验验证，从而深入探究高速线材穿水控冷过程的温度分布规律，并对加工工艺进行优化调整。

2. 技术路线技术路线包括以下步骤：第一步，对高速线材的热传导特性进行实验研究，获取必要数据。