淬火過程傳熱與流動(dòng)規(guī)律數(shù)值研究.pdf

1、淬火就是將金屬或合金加熱到一定溫度后，迅速浸入到淬火介質(zhì)中快速冷卻過程。淬火是一項(xiàng)古老的改善金屬工件機(jī)械性能的工藝，常用來消除內(nèi)部應(yīng)力和改善金屬的結(jié)構(gòu)以滿足需要。 淬火過程研究一直是機(jī)械制造及工藝領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值計(jì)算方法得到了空前發(fā)展并在各方面取得應(yīng)用。自20世紀(jì)70年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和熱處理技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，國(guó)內(nèi)外迅速開展起淬火過程計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用和研究工作。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)計(jì)算機(jī)

2、數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行了大量研究并取得豐富的研究成果。 淬火過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，研究?jī)?nèi)容涉及各個(gè)方面，本文主要是針對(duì)淬火過程中淬火介質(zhì)的流動(dòng)以及液固耦合傳熱規(guī)律進(jìn)行了研究。本文從基礎(chǔ)的質(zhì)量、動(dòng)量以及能量守恒定律出發(fā)推導(dǎo)了淬火過程中淬火介質(zhì)的汽液兩相流動(dòng)控制方程組，同時(shí)給出了方程組的時(shí)均形式，并對(duì)定解方程的邊界條件和初始條件作了分析。對(duì)于多相流動(dòng)中相間的各種作用力做了詳細(xì)討論并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了必要的假設(shè)，由于計(jì)算資源和時(shí)間的限制，將

3、對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較小的項(xiàng)作了簡(jiǎn)化或忽略。淬火過程中金屬的導(dǎo)熱與流體的相變及對(duì)流傳熱耦合在一起，使得計(jì)算復(fù)雜化。本文對(duì)金屬表面的沸騰情況作了理論分析并選擇了相應(yīng)的沸騰傳熱關(guān)聯(lián)式，使汽液兩相流動(dòng)的質(zhì)量方程封閉。 作者根據(jù)實(shí)際的物理過程，自行設(shè)計(jì)用戶自定義函數(shù)來完成有液固耦合傳熱的有相變的多相流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：金屬表面溫度隨時(shí)間的變化曲線與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，加熱面上的最大和最小熱流密度與文獻(xiàn)中計(jì)算值接近。文中計(jì)算方法可