【摘要】：風冷淬火技術是最近幾十年來迅速發(fā)展起來的一種熱處理工藝,它是將高壓空氣通過噴風裝置加速到高速氣流,再對工件表面進行強制對流換熱使工件迅速冷卻,提高表面硬度與耐腐蝕性,而工件芯部仍具有良好的強度與韌性。風冷淬火工藝因其介質(zhì)為壓縮空氣,具有環(huán)保,經(jīng)濟,冷卻速度可調(diào)范圍廣等優(yōu)點,近些年來尤其是在大型型鋼的在線熱處理工藝上得到應用。由于風冷淬火技術的關鍵在于如何提高風速從而提高淬火冷卻速度,因此開發(fā)超聲速噴嘴,成為研究風冷淬火技術的重點內(nèi)容之一。本文針對目前使用廣泛的折線式圓形截面超聲速噴嘴出口風速互不平行、出口半徑調(diào)整余地不大且風速寬度較小難以對較寬工件進行處理等缺點,運用維托辛斯基曲線法與特征線法設計出一種曲線式矩形截面超聲速噴嘴,并對該方法設計出來的噴嘴進行CFD數(shù)值模擬,分析了噴嘴型腔曲線、入口溫度及入口壓強對噴嘴內(nèi)部流場的影響,詳細研究了矩形截面超聲速噴嘴內(nèi)部與出口流場的特性,并與圓形截面超聲速噴嘴的數(shù)值模擬結果進行對比分析,結果表明:1、噴嘴出口的速度大小與噴嘴的設計馬赫數(shù)大小和入口氣流溫度均有關,噴嘴出口速度與入口溫度的平方根成正比。當入口的溫度不變只提高噴嘴設計馬赫數(shù)時,氣流的速度存在一個最大極限值(?)。2、噴嘴入口壓力與出口背壓的比值決定著氣流在噴嘴內(nèi)部的膨脹狀態(tài),并影響著噴嘴內(nèi)部流場的均勻性。在相同的設計馬赫數(shù)下,對于不同型腔曲線的超聲速噴嘴,當出口背壓相同時,采用維托辛斯基法與特征線法設計出的曲線式噴嘴,其內(nèi)部達到均勻流場所需要的入口壓力要遠小于普通折線式超聲速噴嘴。3、矩形超聲速噴嘴出口截面速度場分布和出口質(zhì)量流量與等出口截面積的圓形噴嘴差別不大,但前者邊界層厚度要明顯偏小,內(nèi)部流場分布更加均勻。4、特征線法矩形超聲速噴嘴在寬高比的選擇上更加的靈活,在內(nèi)部流場的均勻性和入口最低壓力的選取上都要優(yōu)于普通的圓形超聲速噴嘴。該研究將對超聲速的設計和在噴涂、淬火等方面的應用具有重要的參考價值。
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG155
【圖文】：

場和應變場等，測量和理論分析難度都很大。淬火過程是一個各種復雜過程（如圖 1.1 所示），要在理論上求解各場量的解析解是非不可能的。因此，淬火過程的深入研究對工程實際大有重要的指導算機進行數(shù)值模擬有助于淬火工藝設計，便于選擇合適的淬火工藝以大大減少試驗量，具有一定的實用價值，已成為當今熱處理領域一[8]。

有多噴嘴的風箱裝置對 1m 長高溫鋼軌進行噴風淬火實驗。該文獻僅通頭硬化層的厚度來判定風箱內(nèi)氣體壓力與氣體溫度對淬火外流場的影對噴嘴的內(nèi)外流場進行數(shù)值模擬，還忽視橫向多個噴嘴外流場間的相互影響整個速度流場的均勻性。圖 1.2 為實驗用風箱噴嘴布置圖：

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本文編號：2731063