铝合金风淬生产线耦合传热分析及优化

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:urtracy2009
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固溶和时效热处理工艺是铝合金热处理的重要技术之一,能够有效的提升铝合金零件的综合力学性能。铝合金风淬生产线是主要用于汽车铝合金零件固溶和时效热处理的专用设备,主要包括加热炉以及风淬炉两部分。在铝合金零件的整个热处理过程中要求炉内温度分布均匀,炉气流动合理。而对于炉内的温度场和速度场分布问题,很难通过实验测量的方法获得,因此目前热处理设备的设计以及热处理工艺的制定仍是依靠技术人员的工作经验和反复生产试验的结果。这样相对传统的探索热处理设备的设计方法,研发周期长并且得到的热处理设备时常不是最优的,这不仅影响到工件热处理的质量,同时也会造成资源浪费。随着计算机技术的发展,借助计算流体力学CFD的数值计算方法,可以对相关的工程应用进行虚拟设计和计算仿真,从而能够及时发现问题并进行优化处理,减少生产损失,降低成本,缩短研发周期。基于以上背景,本文主要分三个部分对铝合金风淬生产线内流场和温度场进行仿真研究:(1)针对加热炉炉内流场和温度场分布问题,建立加热炉三维湍流多参考系耦合传热模型,充分考虑炉衬保温墙,风机旋转以及炉内导流结构对炉内流场和温度场的影响。分析炉内气流流动规律以及温度分布状态并进行优化设计。(2)针对风淬炉流场分布,建立风淬炉三维湍流多参考系模型,分析和优化炉内流场均匀性,采用基于最小二乘支持量机和CFD相结合的研究方法,对不同风机转速和出风口宽度下炉内流场分布进行预测和分析。(3)对铝合金工件在炉内升温和风淬阶段进行耦合传热数值计算,分析工件升温阶段和风淬过程中温度场分布,为后续热处理生产提供数据基础。
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