淬火過程傳熱與流動規(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中快速冷卻過程。淬火是一項古老的改善金屬工件機械性能的工藝，常用來消除內部應力和改善金屬的結構以滿足需要。 淬火過程研究一直是機械制造及工藝領域內的熱點問題。隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)值計算方法得到了空前發(fā)展并在各方面取得應用。自20世紀70年代以來，隨著計算機技術和熱處理技術的不斷發(fā)展和完善，國內外迅速開展起淬火過程計算機數(shù)值模擬技術的應用和研究工作。國內外許多學者對計算機

2、數(shù)值模擬技術進行了大量研究并取得豐富的研究成果。 淬火過程是一個復雜的過程，研究內容涉及各個方面，本文主要是針對淬火過程中淬火介質的流動以及液固耦合傳熱規(guī)律進行了研究。本文從基礎的質量、動量以及能量守恒定律出發(fā)推導了淬火過程中淬火介質的汽液兩相流動控制方程組，同時給出了方程組的時均形式，并對定解方程的邊界條件和初始條件作了分析。對于多相流動中相間的各種作用力做了詳細討論并根據(jù)實際情況進行了必要的假設，由于計算資源和時間的限制，將

3、對計算結果影響較小的項作了簡化或忽略。淬火過程中金屬的導熱與流體的相變及對流傳熱耦合在一起，使得計算復雜化。本文對金屬表面的沸騰情況作了理論分析并選擇了相應的沸騰傳熱關聯(lián)式，使汽液兩相流動的質量方程封閉。 作者根據(jù)實際的物理過程，自行設計用戶自定義函數(shù)來完成有液固耦合傳熱的有相變的多相流動的數(shù)值計算。計算結果表明：金屬表面溫度隨時間的變化曲線與文獻中實驗數(shù)據(jù)吻合較好，加熱面上的最大和最小熱流密度與文獻中計算值接近。文中計算方法可