本文關(guān)鍵詞：閉式淬火槽流場(chǎng)的模擬與分析

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【摘要】：淬火槽是實(shí)現(xiàn)熱處理生產(chǎn)過程的重要設(shè)備之一,伴隨著熱處理技術(shù)的不斷進(jìn)步以及嚴(yán)格的熱處理質(zhì)量、安全和環(huán)保的要求,淬火槽也逐步朝著多功能和自動(dòng)化方向不斷發(fā)展。優(yōu)質(zhì)的淬火槽不但要求槽內(nèi)介質(zhì)具有一定的流動(dòng)速度,達(dá)到一定的冷卻能力,還要求流速分布盡量均勻,以減少淬火畸變和開裂的危害。由于淬火槽的開放性,槽內(nèi)介質(zhì)處于湍流狀態(tài)以及測(cè)量手段的缺失,對(duì)淬火過程分析存在很大的困難,所以通過數(shù)值模擬的方法了解淬火槽內(nèi)介質(zhì)的流場(chǎng)分布情況,研究不同因素對(duì)介質(zhì)流場(chǎng)分布的影響,對(duì)于提高淬火工件的質(zhì)量和淬火工藝設(shè)計(jì)有著重要的應(yīng)用價(jià)值。本文以帶閉式攪拌裝置的淬火槽為研究對(duì)象,根據(jù)淬火槽的具體結(jié)構(gòu)和尺寸,利用Pro/Engineer 5.0對(duì)淬火槽建模,進(jìn)而利用ANSYS Workbench平臺(tái)下的流體力學(xué)仿真軟件Fluent對(duì)建立好的淬火槽進(jìn)行網(wǎng)格劃分、建模并模擬計(jì)算,對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行后處理可視化分析,得到了在安裝均流裝置前后流場(chǎng)的分布情況,不同入口速度下淬火槽內(nèi)有效淬火區(qū)的變化,同時(shí)也分析了不同溫度的QA55淬火油和不同濃度的Ca Cl2水溶液對(duì)淬火槽的作用以及加載工件后的淬火槽流場(chǎng)的變化。(1)通過對(duì)加均流裝置前后兩種情況下的淬火槽流場(chǎng)模擬結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),加均流裝置前淬火槽流場(chǎng)大范圍呈渦流狀分布,加載均流裝置之后流場(chǎng)的有效淬火區(qū)域擴(kuò)大,流場(chǎng)內(nèi)淬火介質(zhì)的流速分布均勻,通過研究淬火槽均流裝置對(duì)流場(chǎng)均勻性的影響,為進(jìn)一步分析淬火槽流場(chǎng)打下基礎(chǔ)。(2)在邊界條件中設(shè)置水、淬火油以及Ca Cl2水溶液這三種淬火介質(zhì)的不同入口速度,發(fā)現(xiàn)提高淬火槽的入口速度不能改變流場(chǎng)總的分布規(guī)律,但在局部可以減小渦流分布的區(qū)域,過大的入口速度會(huì)使淬火槽底部的淬火介質(zhì)的流速差增大,增加了流場(chǎng)分布的不均勻性,通過對(duì)模擬結(jié)果的研究以及實(shí)驗(yàn)分析得到較為合適的入口速度。QA55淬火油由于自身的運(yùn)動(dòng)粘度的影響使淬火槽流場(chǎng)內(nèi)的渦流區(qū)域增大,增加淬火油的溫度會(huì)使其運(yùn)動(dòng)粘度值降低而有利于其流動(dòng),拓寬淬火槽的有效淬火區(qū)域,但增大Ca Cl2水溶液的濃度會(huì)使淬火槽內(nèi)的渦流區(qū)域也有所增大。(3)淬火槽內(nèi)加載工件后流場(chǎng)內(nèi)的渦流區(qū)域增大,淬火槽原有的均勻流場(chǎng)被打破,隨著加載工件數(shù)目的增多,渦流區(qū)域隨之變小并逐漸下移,但下部工件周圍的流速隨著深度的增加而變大且分布不均勻,故在實(shí)際生產(chǎn)中為減少工件的變形和開裂,在工件底部加與之面積相接近的空心板類夾具。
【關(guān)鍵詞】：淬火槽 流場(chǎng) 數(shù)值模擬 均流裝置 工藝分析
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG155.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題的提出背景9-10
• 1.2 淬火冷卻技術(shù)10-12
• 1.3 流體分析軟件Fluent簡(jiǎn)介12-13
• 1.4 淬火槽流場(chǎng)模擬的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5 課題的提出目的和意義15
• 1.6 本課題主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.7 本章小結(jié)16-17
• 第二章 淬火槽模型的建立17-25
• 2.1 淬火介質(zhì)17-21
• 2.1.1 淬火介質(zhì)的種類18-19
• 2.1.2 淬火介質(zhì)的冷卻強(qiáng)度19-20
• 2.1.3 淬火介質(zhì)的冷卻作用20-21
• 2.2 淬火槽模型21-24
• 2.2.1 淬火槽結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.2 淬火槽攪拌系統(tǒng)22-23
• 2.2.3 淬火槽幾何模型的建立23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 淬火槽流場(chǎng)模擬邊界條件的設(shè)置25-35
• 3.1 流體力學(xué)數(shù)學(xué)模型27-31
• 3.1.1 流場(chǎng)基本控制方程27-28
• 3.1.2 湍流模型28-31
• 3.2 網(wǎng)格劃分和邊界條件的設(shè)置31-34
• 3.2.1 淬火槽網(wǎng)格的劃分31-32
• 3.2.2 邊界條件的設(shè)置32-34
• 3.3 本章總結(jié)34-35
• 第四章 淬火槽流場(chǎng)模擬與分析35-56
• 4.1 淬火槽均流裝置對(duì)流場(chǎng)的影響35-37
• 4.2 不同淬火介質(zhì)時(shí)入口速度對(duì)流場(chǎng)的影響37-48
• 4.2.1 水對(duì)淬火槽流場(chǎng)的影響38-42
• 4.2.2 不同溫度淬火油對(duì)流場(chǎng)的影響42-45
• 4.2.3 不同濃度無機(jī)鹽水溶液對(duì)流場(chǎng)的影響45-48
• 4.3 入口速度對(duì)流場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)分析48-53
• 4.4 淬火工件夾具的應(yīng)用53-55
• 4.5 本章總結(jié)55-56
• 第五章 全文總結(jié)與展望56-58
• 5.1 課題總結(jié)56-57
• 5.2 課題的不足與展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-62
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果62-63

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