基于CFD的冷却台风场数值计算与优化.pdf

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1、2015年6月机床与液压Jun．2015第43卷第11期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．11．043基于CFD的冷却台风场数值计算与优化袁浩，陈倩云，王小明。(1．江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013；2．溧阳市宏大机械设备有限公司，江苏常州213331)摘要：为了解决热处理工艺中风冷处理阶段冷却台出风不均匀问题，基于CFD对冷却台进行了优化设计，并对冷却台风场进行了数值仿真，得出不加挡风板以及不同高度组合、角度组合工况下出风口的最大、最小风速，平均风速以及风速

2、标准差。根据仿真所得结果，分析了高度和角度对风速均匀性的影响，得出了挡风板最佳高度和角度。结果表明：在冷却台风道中设置挡风板有助于提高出风均匀性；高度对出风均匀性影响较大，角度影响较小。关键词：冷却台；计算流体力学；风速均匀性；数值模拟中图分类号：TH164文献标志码：A文章编号：1001-3881(2015)11—161-4NumericalCalculationandOptimizationofCoolingStageWindFieldBasedonCFDYUANHao。CHENQianyun．WANGXiaoming(1．SchoolofMechanicalEn

3、gineering，JiangsuUniversity，ZhenjiangJiangsu212013，China；2．LiyangHongdaMechanicalEquipmentCo．，Ltd．，ChangzhouJiangsu213331，China)Abstract：Acoolingstagefortheheattreatmentprocesswasoptimizedinordertosolvetheproblemofnonuniformityoftheoutletwindspeedbasedoncomputationalfluiddynamics(CFD)．A

4、fterthenumericalsimulationofcoolingstagewindfield，somecoeficientofspeed，includingmaximumwindvelocity，minimumwindvelocity，averagewindvelocityandstandarddeviationofwindvelocitywereobtained，whichwerebasedonsomeworkingconditions，asthecoolingstagewithoutwindshieldsandwithwindshieldsofdiffere

5、ntheightsandangles．AccordingtotheoptimizationresultstheimpactofheightandangleonwindspeeduniformityWaSanalyzedtoobtaintheoptimalheightandangleofthewindshields．Theresultsshowthatthewindshields8etinthewindtunnelareconducivetoimprovetheoutletwinduniformity，andtheheightofwhichhasthemostsigni

6、ficantimpact，andthentheangle．Keywords：Coolingstage；Computationalfluiddynamics(CFD)；Windspeeduniformity；Numericalsimulation0前言1冷却台结构参数热处理的主要目的是提高材料的力学性能⋯，其风冷冷却台几何尺寸为3215mm×2000mm×中，风冷是热处理淬火冷却常见措施之一。当工件的1600mm，实物图如图1所示。冷却台由料架、冷却尺寸过大而空冷达不到相应的冷却速度时，工件常会台面、风机、风道、风幕组成，示意图见图2，风机出现块状铁素体或网状渗碳体组织

7、，使得材料韧性减2对角放置于冷却台料架4的两侧，其鼓出的风经过小，力学性能降低。因此，提高空冷冷却速度对于风道、风幕3之后到达冷却台面1，对置于冷却台面提升材料力学性能具有重要意义，而风冷在很大程度上的工件进行风冷。与传统的冷却台风机自下而上上满足了淬火冷却速度的要求。目前，国内外常见的布置方式相比，风机2置于料架4的两侧，风经由两风冷形式有两种：一是采用风冷室直接风冷；二是利边吹向冷却台，可降低料架的高度以方便于上、卸用风机自下而上进行鼓风冷却。上述两种风冷方式各料，但此布置方式亦存在着冷却台面出风不均匀、四有优缺。其中，采用风冷室风冷效果较好，但