带有搅拌系统的淬火槽内介质流场的计算机模拟

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1、江苏大学硕士学位论文摘要本文选择适用于工业生产的带有搅拌系统和均流装置的淬火槽，对淬火介质在槽内的流场分布进行模拟。在专业CFD前处理器@址佃IT中建立三维淬火槽模型并进行有限网格的划分。判断淬火介质在淬火槽中的流动状态，选择标准k～e双方程湍流模型作为流场模拟的数学基础。利用专业CFD软件FLUENT进行求解计算，得到淬火介质在三维淬火槽内的流场分布情况。分析了淬火槽内介质的流动特征以及均流装置列于流场分布的影响；提出了介质在淬火槽中“有效淬火区”的概念；对比了三种淬火介质水、光亮淬火油、聚合物PAG溶液在

2、淬火槽内流场分布的不同；并研究了淬火槽进121速度、光亮淬火油的使用温度、聚合物浓度对于流场分布的影响。模拟结果表明：淬火介质在淬火槽内的流场分布是不均匀的，在淬火槽内均流装置的反射作用下，介质在槽内形成一股向上的均匀流动，同时在槽内形成一个湍流漩涡，漩涡中心的流速非常低。淬火槽内的局部均匀流动区域可以被确定为有效淬火区，在有效淬火区内淬火可以使工件获得所需要的组织和性能，提高淬火质量。淬火槽均流装鬣的位置及尺寸的不同会影响有效淬火区的位置和形状。提商淬火槽的进口速度不会改变介质流场在槽内分布的规律，但是进口

3、速度的提高会Dll,N淬火槽内流场分布的不均匀性。光亮淬火油在淬火槽内的流动方向。t生-t}常强，它在淬火槽中的有效淬火区域比水的狭窄得多，这是因为光亮淬火油的运动粘度比水大得多。而且光亮淬火油的运动粘度随使用温度的变化而变化，滠度越高运动粘度值越低，越有利于其流动。提高使用温度会使光亮淬火汹在淬火槽内的湍流发展的较为充分，在淬火槽内形成的有效淬火区域也随之加宽。在低浓度使用条件下，聚合物PAG淬火液在淬火槽内的流场分布与水差别不大，而且浓度的变化对于流场的影响也不是很明显。三维淬火槽内介质流场的模拟可以给出

4、槽内任意位置的速度矢量及流场的整体分布情况，为实际淬火操作中确定淬火槽的有效淬火区域、提高工件淬火质量以及进一步提高淬火槽设计水平提供了有益的参考。关键词：淬火介质，流场，计算机模拟，计算流体力学(CFD)，淬火槽、淬火有效区江苏大学硕士学位论文ABSTRACTAquenchingtankwithagitatorsystemandflow-equalizingequipmentwasselectedtosimulatetheflowfieldinit．First．3．Dmodelofquenchingtank

5、iSsetupandmeshedintheprofessionalpre-processorGAMBIT．Andthenk．￡twoequationsmodelwasselectedasthemathematicalbasisofquenchant{udgingfromthemotionofquenchantinthequenchingtank．ThentheprofessionalCFDsoftwareWaSusedtOcomputetheproblem．the3-Dflowfieldinthequench

6、ingtankWRSobtainedfinally．necharacteristicsofquenchantflowfieldandtheinfluenceofflow-equalizingequipmentwereanalyzed；theconceptof“effectivequenchingzone”wasputforwards，andthedifferenceofflowfieldamongwater,brightquenchingoilandpolymersolutionwerecompared．Th

7、einfluenceofvariationofinletspeed．oiltemperatureandconcentrationofpolymersolutiononthedistributionofflowfieldinthequenchingtankwasalsoanalyzed．ThesimulationresuItsshowthat：thedistribmionofquenchantflowfieldinthequenchingtankisnon-unifornl．anupwinduniformity

8、flOWwillbeformedinthequenchingtankduetothereflectionoftheflow-equalizingequipment，aturbulentswirlalsocomesintobeingatthesametimeand也espeedinthecenterofswirlisverylow,ThenthelocalunifoITnzonecanbedeterm