非晶鋯合金作為一種新型材料,具有高硬度、高強(qiáng)度、低彈性模量和優(yōu)異的耐腐蝕能力等優(yōu)點(diǎn),有廣泛的應(yīng)用前景。為實(shí)現(xiàn)非晶鋯合金板材的連續(xù)制備,課題組自主發(fā)明一種以射流冷卻為冷卻方式的雙帶式非晶鋯合金連鑄機(jī)。在射流冷卻的過(guò)程中,需要保證非晶鋯合金形成的冷卻速率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)換熱壁面的均勻冷卻,本文對(duì)非晶鋯合金連鑄機(jī)的射流冷卻過(guò)程進(jìn)行了研究。以Martin等人的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),分別采用不同的湍流模型對(duì)射流冷卻流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,得出SST k-ω湍流模型可以對(duì)射流冷卻流場(chǎng)進(jìn)行良好的預(yù)測(cè)。采用SST k-ω湍流模型,建立非晶鋯合金連鑄機(jī)射流冷卻熱流耦合模型,分析噴射速度、噴嘴間距、噴嘴直徑和噴嘴高度在不同的參數(shù)取值下,沖擊壁面努塞爾數(shù)及努塞爾數(shù)變異系數(shù)的變化規(guī)律。隨著上述四個(gè)因素取值的增大,均不同程度的增大了壁面的努塞爾數(shù),即增強(qiáng)了壁面的換熱強(qiáng)度,但過(guò)高的噴嘴高度會(huì)造成相鄰兩股射流的相吸,使流場(chǎng)不穩(wěn)定;隨著噴射速度和噴嘴直徑的增大,噴嘴間距及噴嘴高度的減小可以降低壁面努塞爾數(shù)的變異系數(shù),即提高了壁面換熱的均勻性,但噴嘴間距過(guò)小容易使流場(chǎng)發(fā)生卷吸,使流場(chǎng)混亂,不利于冷卻的進(jìn)行。以提高壁面換熱的均勻性為目的,通過(guò)正交... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

計(jì)算模型網(wǎng)格劃分對(duì)網(wǎng)格模型進(jìn)行壓力求解，穩(wěn)態(tài)計(jì)算，采用Simple壓力與速度的耦合算法，壁

氬氣做為冷卻介質(zhì)，由于射流速度較快，其熱物性參數(shù)取值定為常數(shù)，取值為：比熱 520.64 J·kg-1·℃-1，密度為 1.6228 kg·m-1，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.01581 1W m ℃ 。3.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)3.4.1 幾何模型及邊界條件以圖 3-6 的模型為例，對(duì)計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)，幾何模型的具體參數(shù)為：鋼帶、鑄坯的寬度為 160mm，鑄坯厚度為 4mm，由于冷卻上下同時(shí)進(jìn)行，取鑄坯厚的一半進(jìn)行建模，鋼帶厚度為 0.15mm；噴嘴直徑為 5mm；噴嘴底端距鋼帶的距離為 20mm，即噴嘴高度；噴嘴間距為 50mm。圖 3-7 為幾何模型的網(wǎng)格圖示意圖，網(wǎng)格模型以鋼帶上表面最左端為原點(diǎn)建模。針對(duì)射流沖擊的特點(diǎn)，射流沖擊在壁面的耦合處形成壁面射流，為了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，對(duì)幾何模型的射流入口處及沖擊壁面耦合的流場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，在幾何模型的其他位置進(jìn)行適量的網(wǎng)格劃分。

- 29 -d)噴速為 70m/s 時(shí)的速度矢量圖圖 4-3 不同噴速下的速度矢量對(duì)于射流沖擊問(wèn)題，換熱強(qiáng)度的提升是一方面，針對(duì)非晶鋯合金的形成，換熱強(qiáng)度越大越有利于非晶鋯合金的形成。然而壁面的換熱均勻性也是不可缺少的一部分。對(duì)于連鑄而言，鑄坯表面換熱的均勻性有利于避免出現(xiàn)鑄坯缺陷，提高鑄坯的質(zhì)量，本設(shè)備對(duì)于非晶鋯合金的連鑄也不例外。為此本文采用計(jì)算鋼帶表面努塞爾數(shù)的變異系數(shù)NuC 來(lái)表征壁面換熱的均勻性。變異系數(shù)是描述數(shù)據(jù)離散程度的一個(gè)無(wú)量綱值。與其他表達(dá)離散程度的量度而言，可以對(duì)不同幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如標(biāo)準(zhǔn)差只有當(dāng)幾組數(shù)據(jù)的平均值相同時(shí)才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。壁面努塞爾數(shù)的變異系數(shù)公式為

【參考文獻(xiàn)】：
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