【摘要】：風(fēng)冷淬火技術(shù)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(fēng)裝置加速到高速氣流,再對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)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(qiáng)度與韌性。風(fēng)冷淬火工藝因其介質(zhì)為壓縮空氣,具有環(huán)保,經(jīng)濟(jì),冷卻速度可調(diào)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),近些年來尤其是在大型型鋼的在線熱處理工藝上得到應(yīng)用。由于風(fēng)冷淬火技術(shù)的關(guān)鍵在于如何提高風(fēng)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(fēng)冷淬火技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本文針對(duì)目前使用廣泛的折線式圓形截面超聲速噴嘴出口風(fēng)速互不平行、出口半徑調(diào)整余地不大且風(fēng)速寬度較小難以對(duì)較寬工件進(jìn)行處理等缺點(diǎn),運(yùn)用維托辛斯基曲線法與特征線法設(shè)計(jì)出一種曲線式矩形截面超聲速噴嘴,并對(duì)該方法設(shè)計(jì)出來的噴嘴進(jìn)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(qiáng)對(duì)噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的影響,詳細(xì)研究了矩形截面超聲速噴嘴內(nèi)部與出口流場(chǎng)的特性,并與圓形截面超聲速噴嘴的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:1、噴嘴出口的速度大小與噴嘴的設(shè)計(jì)馬赫數(shù)大小和入口氣流溫度均有關(guān),噴嘴出口速度與入口溫度的平方根成正比。當(dāng)入口的溫度不變只提高噴嘴設(shè)計(jì)馬赫數(shù)時(shí),氣流的速度存在一個(gè)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(chǎng)的均勻性。在相同的設(shè)計(jì)馬赫數(shù)下,對(duì)于不同型腔曲線的超聲速噴嘴,當(dāng)出口背壓相同時(shí),采用維托辛斯基法與特征線法設(shè)計(jì)出的曲線式噴嘴,其內(nèi)部達(dá)到均勻流場(chǎng)所需要的入口壓力要遠(yuǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)超聲速的設(shè)計(jì)和在噴涂、淬火等方面的應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG155
【圖文】：

場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)等，測(cè)量和理論分析難度都很大。淬火過程是一個(gè)各種復(fù)雜過程（如圖 1.1 所示），要在理論上求解各場(chǎng)量的解析解是非不可能的。因此，淬火過程的深入研究對(duì)工程實(shí)際大有重要的指導(dǎo)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬有助于淬火工藝設(shè)計(jì)，便于選擇合適的淬火工藝以大大減少試驗(yàn)量，具有一定的實(shí)用價(jià)值，已成為當(dāng)今熱處理領(lǐng)域一[8]。

有多噴嘴的風(fēng)箱裝置對(duì) 1m 長(zhǎng)高溫鋼軌進(jìn)行噴風(fēng)淬火實(shí)驗(yàn)。該文獻(xiàn)僅通頭硬化層的厚度來判定風(fēng)箱內(nèi)氣體壓力與氣體溫度對(duì)淬火外流場(chǎng)的影對(duì)噴嘴的內(nèi)外流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，還忽視橫向多個(gè)噴嘴外流場(chǎng)間的相互影響整個(gè)速度流場(chǎng)的均勻性。圖 1.2 為實(shí)驗(yàn)用風(fēng)箱噴嘴布置圖：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2731063