工业生产中冷却平台的非稳态导热数值研究.pdf

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1、应用与试验2013年第1期(第26卷，总第123期)·机械研究与应用·工业生产中冷却平台的非稳态导热数值研究刘军强，宁珍，唐强，张永恒(兰州交通大学机电学院，甘肃兰州730070)摘要：通过介绍工业生产中一冷却平台的结构和工作环境，建立模型，对该模型进行了初边条件的设定和网格的划分，并在三维适体坐标下对非稳态无内热源导热方程离散。应用在不同尺寸模型下的数值计算，得到冷却平台的温度场和符合生产要求的非稳态导热时间，并对结果进行了分析和论证。关键词：冷却平台；非稳态导热；数值研究中图分类号：TH123文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)叭一0048

2、—02NumericalstudyoftheunsteadystateheatconductionofcoolingplatforminindustrialproductionLiuJun—qiang，NingZhen，TangQiang，ZhangYong-heng(MechanicalandelectricalcollegeofJiaotonguniversity，LanzhouGansu730030，China)Abstract：Throughtheintroductionofacoolingplatformstructureandworkingenvir

3、onmentinindustrialproduction，itsmod—elsisestablished，theinitialboundaryconditionsandthedaredividedforthemodels，andunsteadystateconductionequa—tionwithoutinnerheatisdiscretedinthreedimensionalbodyfittedcoordinates．Numericalcalculationindifferentsizemodels，theplatformcoolingtemperature

4、fieldisgotandtheproductionrequirementscouldmeettheunsteadystateheatconductiontime，andtheresultsareanalyzedanddemonstrated．Keywords：coolingplatform；unsteadystateheatconduction；numericalstudy1模型描述T=20~C。o在某一工业生产中，一块红热钢板放置在一冷却雷诺数：平台上，冷却平台中有冷却孔，孔中通水冷却，钢板初：f1)始温度为900~C，要求温度降温到200℃以内。图1f采用

5、Gnielinski公式⋯：为结构示意图，上部为红热钢板，总热量为Q，下部为冷却平台，在距离冷却平台表面b处加工一排直径为V“=—————————=二=——————一[I1l+(I_1)l。]lclD的孔，孔数量为，孔间距为a(非孔的中心距)，孔1+12．7∥8(Pr一1)＼，‘内通水冷却。推导公式时，时间设为t；钢板长度可自(2)定，设为L；希望能得到水流速度u与a、b、D之间的对于液体：(此处介质为水)：关系公式。(叭㈩其中：-厂=(1．82lgRe-1．64)(4)换热系数为：h=XNu／d=1177．5(5)2冷却平台传热分析根据模型温度分布对称性特点，

6、取图2的模块进行分析。显然该问题为一非稳态导热问题。控制方图1冷却平台及钢板尺寸示意图图2计算模块程和初边条件如下。控制方程：该模型尺寸及工况如下：e=2m，_厂=10mm，=OTA__-Im，a=15mm，其中f为(管长)，此处假设f=；=0+d_div(gradT)(6)dpJ9c。；d=D；=b+D／2，冷却水速度：2m／s，环境温度式中：A为导热系数，P为密度，为c定压比热容。收稿日期：2013一O1-07作者简介：刘军强(1984一)，男，甘肃兰州人，在读硕士，研究方向：强化化热。·48·