發(fā)布時間：2017-09-22 13:24

  本文關(guān)鍵詞：真空爐加熱溫度場及氣淬過程氣流場數(shù)值模擬研究

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【摘要】：真空熱處理技術(shù)能夠使待處理工件具有較優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，因而是現(xiàn)代熱處理技術(shù)的重要技術(shù)之一。真空熱處理技術(shù)，在國內(nèi)外受到了廣泛重視并進行了大量的嘗試與應(yīng)用，其普及程度成為評價一個國家熱處理技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。但在真空熱處理過程中，工件內(nèi)部的傳熱、變形、應(yīng)力應(yīng)變及與工件周圍介質(zhì)間的換熱等一系列復(fù)雜現(xiàn)象無法直接觀察和測量。 伴隨著計算機技術(shù)和數(shù)值計算方法的迅猛發(fā)展，數(shù)值計算仿真將圖形顯示技術(shù)、數(shù)值計算方法技術(shù)、計算機建模技術(shù)相糅合，使得相關(guān)工程應(yīng)用的全過程可以在計算機上實現(xiàn)模擬，從而能夠盡早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)制造中可能出現(xiàn)的問題，并做及時處理。這樣一來，在實際生產(chǎn)中便于改進，以減少生產(chǎn)損失，降低生產(chǎn)成本、縮短研發(fā)周期，最終增強產(chǎn)品的市場競爭力。 基于此背景以及某型真空氣淬爐的結(jié)構(gòu)特點，本文主要分兩個部分對真空氣淬爐工作情況進行仿真研究。 第一部分，，討論真空氣淬爐加熱階段的溫度場及其加熱室優(yōu)化設(shè)計。 首先分析傳熱學(xué)中的三種傳熱機理，重點討論真空爐真空環(huán)境中的輻射加熱以及輻射加熱的特點； 其次，對真空爐加熱室有效加熱區(qū)定義及評價標(biāo)準(zhǔn)進行概述； 最后，通過ANSYS軟件建立真空爐加熱室的參數(shù)化模型，以APDL命令流的方式對加熱室中的溫度場進行模擬，并使用ANSYS優(yōu)化模塊對參數(shù)化模型進行尺寸優(yōu)化設(shè)計，在保證溫均性的前提下使有效加熱區(qū)尺寸最優(yōu)。 第二部分，分析工件加熱保溫后的高壓氣淬過程，研究不同壓力對冷卻的影響。 首先，討論了CFD中的相關(guān)控制方程，對湍流模型中的標(biāo)準(zhǔn)k方程進行介紹，建立其改進型的RNGk方程。 其次，對加熱室模型進行簡化修改，使用計算流體動力學(xué)軟件FLUENT，對熱處理工件的氣淬過程進行氣流場數(shù)值模擬分析，較為準(zhǔn)確地模擬了圓柱形金屬棒料淬火過程的冷卻曲線，研究了不同入口壓力（0.1Mpa、0.2Mpa、0.5Mpa）下，待淬工件（圓柱形金屬棒料）冷卻效率，為優(yōu)化氣體淬火工藝的提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：真空氣淬爐 溫度場模擬 尺寸優(yōu)化 氣體淬火 氣流場模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG156.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 引言11
• 1.2 概述及發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 真空熱處理技術(shù)的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-15
• 第2章 傳熱學(xué)基礎(chǔ)及輻射傳熱特點15-29
• 2.1 傳熱學(xué)基本理論及基本控制方程15-23
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)控制方程19-21
• 2.1.2 熱對流控制方程21-22
• 2.1.3 熱輻射控制方程22-23
• 2.2 輻射傳熱特點分析23-28
• 2.2.1 輻射傳熱的角系數(shù)23-27
• 2.2.2 伴有參與介質(zhì)的輻射換熱27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 真空爐溫均性及有效加熱區(qū)尺寸優(yōu)化29-47
• 3.1 某型真空爐簡介29-30
• 3.2 加熱室溫度場仿真建模與分析30-38
• 3.2.1 溫度均勻性測定31-33
• 3.2.2 加熱室參數(shù)化模型的建立33-35
• 3.2.3 加熱室有限元模型的建立35-36
• 3.2.4 加熱室溫度場分析36-38
• 3.3 加熱室有效加熱區(qū)尺寸優(yōu)化38-46
• 3.3.1 ANSYS 優(yōu)化模塊簡介39-40
• 3.3.2 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型40-41
• 3.3.3 優(yōu)化結(jié)果及分析41-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 工件高壓氣淬過程的基本理論47-57
• 4.1 計算流體動力學(xué)概述47
• 4.2 流體動力學(xué)的基本方程47-50
• 4.3 湍流模型50-54
• 4.3.1 湍流模型的基本思想50-52
• 4.3.2 標(biāo)準(zhǔn) k-ε模型與 RNG k-ε模型52-54
• 4.4 計算數(shù)學(xué)模型描述方式54-56
• 4.4.1 控制方程的離散化方法與原理54-55
• 4.4.2 流場求解計算的 SIMPLE 算法55-56
• 4.4.3 網(wǎng)格類型56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 真空爐氣淬過程氣流場數(shù)值模擬57-69
• 5.1 真空氣淬爐的氣淬流場仿真建模57-59
• 5.2 真空氣淬爐氣流場的數(shù)值模擬59-67
• 5.2.1 物性參數(shù)及邊界條件59
• 5.2.2 網(wǎng)格劃分及計算方法59-60
• 5.2.3 計算結(jié)果及分析60-67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 工作總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻71-75
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果75-77
• 致謝77-78

【參考文獻】

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本文編號：901059