对于中厚板而言,钢板在冷却过程中冷却不均,钢板内部会产生残余应力导致板形问题,最终影响产品的性能。中厚板轧后先进冷却系统采用射流冲击的换热方式,获得更大的冷速和良好冷却均匀性。本课题结合国家自然科学基金“倾斜射流条件下的热轧板带钢高强度均匀化冷却换热机理和模型研究(51404058)”以及中央高校青年教师科研创新基金“高温薄板带高校均匀化冷却纳米流体气雾喷射换热机理研究(N150704005)”为依托,针对狭缝射流冲击换热机理进行研究,主要研究内容和结果如下:(1)在钢板相对静止状态下,对单束狭缝射流冲击换热进行了实验研究和数值分析。结合流速分布等流体特征和换热数据,分析冲击区域外的顺向区域和逆向区域的润湿状态、沸腾气泡。获得狭缝射流冲击的流场及压力分布,换热区域分布与流体分布之间的关系,掌握了倾角和狭缝宽度对换热效率的规律变化。(2)在钢板相对静止状态下,对开冷温度、流量等工艺参数对钢板厚度方向传热特点开展实验研究。获得换热系数、热流密度峰值、达到热流密度峰值时间等基本换热参数,用热流密度表征不同条件下的换热能力,为超快冷工艺调试提供理论支撑。(3)在钢板与射流喷嘴相对运动状态下,对倾角、运动速度对单束狭缝射流冲击换热过程中的规律进行研究。以热流密度峰值的波动、湿前沿的形状、过渡沸腾区宽度分别表征不同实验条件下的射流冲击换热的均匀性、同步性、进入核态沸腾速度。过渡沸腾区宽度越小,进入核态沸腾越快。倾角减小、运动速度增加均会导致过渡沸腾区宽度增大。为调整超快冷生产工艺、优化数学模型提供了参考。(4)运动状态下,针对不同的冷却模式、喷嘴间距、运动速度条件下的多束狭缝射流冲击换热规律进行研究,获得不同实验条件下的钢板表面热流密度、不同测量点处的热流密度峰值波动等实验数据。喷嘴流量为V1>V2>V3时钢板表面各处最大热流密度的波动最小,钢板表面换热的均匀性较好。相邻喷嘴间距越小,换热效果越好。钢板运动速度增加,钢板表面换热的均匀性越好。(5)在钢板厚度方向上的传热进行实验研究和数值模拟。分析了开冷温度、流量、喷嘴间距及钢板厚度等参数下的换热特征,以钢板表面处、1/4H处和心部的温降曲线、温降速率和心-表温差表征射流冲击在厚度方向的换热能力。开冷温度和流量的增加,喷嘴间距和运动速度的减小均会导致温降速率增加,心-表温差增大。