本文關(guān)鍵詞：W型熱輻射管設(shè)計與數(shù)值模擬

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【摘要】：我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展正在逐步進(jìn)入新的常態(tài),而鋼鐵行業(yè)發(fā)展環(huán)境正在發(fā)生重大的變化。高質(zhì)量鋼材將逐步成為鋼鐵行業(yè)中的主流,冷軋鋼材屬于鋼鐵材料中的高品質(zhì)產(chǎn)品。對冷軋鋼材進(jìn)行退火處理是保證產(chǎn)品品質(zhì)的一項重要的環(huán)節(jié)。輻射管被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工和熱電行業(yè)的退火爐、加熱爐等工業(yè)加熱裝置中,其長期服役過程中的安全穩(wěn)定性是保證整體設(shè)備安全生產(chǎn)及穩(wěn)定運行的重要因素。若輻射管在服役過程中過早出現(xiàn)嚴(yán)重變形或發(fā)生破裂失效,會對其功能發(fā)揮及產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響,進(jìn)而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。本課題針對首鋼京唐冷軋廠連續(xù)退火爐中的W型輻射管發(fā)生變形和開裂情況做了相應(yīng)的介紹,并從輻射管的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了研究和優(yōu)化設(shè)計,保證輻射管能夠具有更長的使用壽命。文中首先使用流體計算軟件FLUENT對輻射管內(nèi)的燃燒火焰溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬,然后將計算結(jié)果導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS中對輻射管進(jìn)行流固耦合分析,得到輻射管的應(yīng)力、應(yīng)變分布。將模擬結(jié)果與工廠中檢測報告對比分析,得出輻射管在原有結(jié)構(gòu)上存在設(shè)計缺陷。依據(jù)模擬結(jié)果和工廠實際生產(chǎn)經(jīng)驗,在原輻射管的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。最后對優(yōu)化后的輻射管進(jìn)行仿真模擬對比原有結(jié)構(gòu),結(jié)果證明結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的輻射管在高溫狀態(tài)下應(yīng)力、應(yīng)變分布情況具有較大改善。本文通過運用計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),分析輻射管的損傷原因并設(shè)計合理的輻射管結(jié)構(gòu)的模式,為實際應(yīng)用中輻射管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方向提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】：W型輻射管 燃燒模擬 ANSYS仿真 流固耦合 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG155
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 連退火爐輻射管加熱技術(shù)的概況11-14
• 1.2.1 冷軋帶鋼連續(xù)退火生產(chǎn)技術(shù)簡介11-12
• 1.2.2 W型輻射管工作原理12-13
• 1.2.3 輻射管的類型分類13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題14-16
• 1.3.1 國外輻射管研究狀況14-15
• 1.3.2 國內(nèi)輻射管研究狀況15-16
• 1.4 課題研究內(nèi)容和意義16-19
• 1.4.1 課題來源和研究意義16-17
• 1.4.2 課題主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 輻射管燃燒流場分析19-33
• 2.1 FLUENT軟件介紹19-21
• 2.1.1 FLUENT軟件簡介19-20
• 2.1.2 FLUENT軟件求解方法20-21
• 2.2 燃燒模擬的基本理論21-25
• 2.2.1 流體控制方程21-22
• 2.2.2 湍流模型22
• 2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)k-ε 湍流模型22-23
• 2.2.4 Realizable k-ε 模型23
• 2.2.5 近避面處理函數(shù)23-24
• 2.2.6 燃燒模型24-25
• 2.3 建立燃燒模型及基本假設(shè)25
• 2.4 燃燒流場的網(wǎng)格劃分25-27
• 2.5 燃燒模型參數(shù)設(shè)置27-29
• 2.5.1 輻射管燃?xì)獬煞?/span>27-28
• 2.5.2 燃燒邊界條件和初始條件28-29
• 2.6 W型輻射管燃燒模擬結(jié)果分析29-32
• 2.6.1 輻射管燃燒流體的溫度分布情況29
• 2.6.2 輻射管燃燒流體的速度分布29-30
• 2.6.3 輻射管燃燒流體的密度分布30-31
• 2.6.4 輻射管燃燒流場壁面溫度分布31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 W型輻射管流固耦合分析33-48
• 3.1 ANSYS軟件介紹33-34
• 3.2 熱流固耦合數(shù)值計算方法及理論34-37
• 3.2.1 熱流固耦合概述34
• 3.2.2 流固耦合分析方法34-35
• 3.2.3 流固耦合面的數(shù)據(jù)傳遞35-36
• 3.2.4 流固耦合控制方程36
• 3.2.5 結(jié)構(gòu)場分析方法36-37
• 3.3 應(yīng)力分析37-40
• 3.3.1 許用應(yīng)力37
• 3.3.2 熱應(yīng)力37-38
• 3.3.3 真實應(yīng)力應(yīng)變與工程應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系38-39
• 3.3.4 疲勞分析39-40
• 3.4 輻射管有限元模型建立40-41
• 3.5 W型輻射管邊界條件設(shè)置41-43
• 3.5.1 輻射管與燃?xì)庵g的換熱條件41-42
• 3.5.2 輻射管材料系數(shù)條件42
• 3.5.3 輻射管溫度場的加載42-43
• 3.6 輻射管流固耦合模擬分析43-47
• 3.6.1 輻射管流固耦合應(yīng)力結(jié)果分析43-45
• 3.6.2 輻射管流固耦合應(yīng)變結(jié)果分析45-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第4章 W型輻射管結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計48-60
• 4.1 W型輻射管損壞原因分析48-51
• 4.2 輻射管改進(jìn)方案的提出51-54
• 4.2.1 W型輻射管結(jié)構(gòu)改進(jìn)目的51
• 4.2.2 W型輻射管結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案51-54
• 4.3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的輻射管有限元模擬分析54-58
• 4.3.1 建立改進(jìn)后輻射管模型54
• 4.3.2 改進(jìn)后輻射管應(yīng)力結(jié)果分析54-56
• 4.3.3 改進(jìn)后輻射管應(yīng)變結(jié)果分析56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 金榮植;提高電熱輻射管熱效率和使用壽命的措施[J];機(jī)械工人(熱加工);2003年10期

2 韓鳳岐;宋傳江;;熱處理輻射管更換措施[J];機(jī)械工程師;2012年09期

3 陳樹義;;煤氣輻射管[J];武鋼技術(shù);1983年03期

4 ;應(yīng)用管狀或環(huán)狀輻射管式燒咀的加熱[J];工業(yè)爐;1984年03期

5 陳樹義;;煤氣輻射管[J];武鋼技術(shù);1986年03期

6 章麗玲;;輻射管燒嘴的研究[J];鋼鐵研究;1986年04期

7 許永貴,顧錦榮,李一為,許詩雙,段振;“W”型輻射管的性能研究[J];華東冶金學(xué)院學(xué)報;1994年02期

8 ;簡介燃?xì)馓沾奢椛涔躘J];工業(yè)加熱;1995年05期

9 陳佳偉,侯銳敏;淺談輻射管心的損壞與對策[J];機(jī)械工人;1998年02期

10 金榮植;提高電熱輻射管熱效率和使用壽命的一些措施[J];國外金屬熱處理;2003年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 伍成波;許鵬彥;楊進(jìn);沈小軍;李廷豪;;U型輻射管的表面溫度分布實驗研究[A];2008年全國冶金物理化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

2 樓國鋒;宋興飛;溫治;;自身預(yù)熱式燃?xì)廨椛涔艿某醪綌?shù)值研究[A];2008全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

3 丁建亮;溫治;劉訓(xùn)良;田野;王麗紅;豆瑞鋒;;自身預(yù)熱式輻射管數(shù)值模擬及其參數(shù)優(yōu)化[A];十三省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會第五屆科技論壇論文集[C];2009年

4 羅新民;陳康敏;潘勵;;滲碳?xì)夥罩蠪e-Cr-Ni系耐熱鋼電熱輻射管的失效機(jī)理研究[A];第七屆全國工業(yè)爐學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

5 霍健;;新技術(shù)在爐群改造項目上的應(yīng)用[A];第七屆全國工業(yè)爐學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

6 雷維新;李建文;熊金樂;;蓄熱式輻射管燃燒器在連續(xù)退火爐中的應(yīng)用[A];2012年全國壓力加工設(shè)備節(jié)能環(huán)保及技術(shù)創(chuàng)新研討會論文集[C];2012年

7 胡紅;;攀鋼2#CGL退火爐輻射管加熱段及加熱控制[A];2006年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會議文集[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 司馬文景 鄔秀紅 劉偉;馬鋼首條帶鋼連退線加緊建設(shè)[N];中國冶金報;2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 郭沫飛;W型熱輻射管設(shè)計與數(shù)值模擬[D];燕山大學(xué);2016年

2 祝志超;在役連退爐輻射管材質(zhì)的高溫?fù)p傷分析[D];大連理工大學(xué);2012年

3 張少強(qiáng);抽鼓式Ｕ型輻射管性能研究[D];重慶大學(xué);2011年

4 章盛泓;輻射管式鎂合金熔化爐系統(tǒng)設(shè)計與傳熱特性研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

5 馬丁;新型蓄熱式（HTAC）輻射管加熱裝置的開發(fā)和優(yōu)化[D];重慶大學(xué);2007年

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本文編號：909866