水压机冲水排气过程数值仿真分析.pdf

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1、2010年6月机床与液压Jun．2010第38卷第12期MACHINETO0L&HYDRAULICSVol_38No．12DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．12．020水压机冲水排气过程数值仿真分析戴学余，戴旭东，张振山(1．宝钢股份有限公司，上海201900；2．上海交通大学机械与动力工程学院现代设计研究所，上海2O024O)摘要：基于三维雷诺时均的Navier—Stokes方程和标准的K—湍流模型，采用三维分块结构化网格及针对瞬态计算的PISO算法，利用FLUENT中提供的VOF多相流模型，在不同时间工况下对水压

2、机的冲水排气过程进行数值模拟，根据计算结果分析水压机冲水排气过程中的气液分布规律。最后，通过储液灌内液位变化的计算值与试验值的比较验证计算结果的正确性。关键词：水压机；数值模拟；VOF模型；冲水排气过程中图分类号：TG315文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)12—053—4NumericalSimulationoftheProcessofFlushingandDeaerationofHydraulicPressDAIXueyu．DAIXudong．ZHANGZhenshan(1．BaoshanIron&SteelCo．，Ltd，S

3、hanghai201900，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Basedon3DReynolds—averagedNavier—Stokesequationsandstandard—K一8turbulencemode1．adoptingstrueturizedgridmethodandthePISOmethod，usingVOFmodelwhichissupportedbyFluent，numef

4、ic~simulationoftheprocessofflushinganddeaerationofhydraulicpresswasmadeindifferenttime．Thedistributionofgas—liquidwasanalyzedaccordingtotheresultofnumeri—calsimulation．Theexperimentalresultofthelevelvalueofreserveprovesthevalidityofthenumericalsimulation．Keywords：Hydraulicpress

5、；NumericMsimulation；VOFmodel；Processofflushinganddeaeration在钢管生产过程中，为了测试钢管的承压能力，根据水压机冲水排气的物理过程，冲水和排气同需要在测压前先排掉钢管内的空气，同时向钢管内注时进行即在钢管内同时存在液气两相流体的变化，因入一定压力的水。在实际操作中这一过程使用水压机此作者采用多相流模型实现其仿真过程。气体与液体来实现。目前，国内现役的水压机实现冲水排气的时动力学数学方程组如式(1)一(6)所示。间一般在110S左右，而国外现役水压机实现这一过连续性方程程的时间则较短。因此为了提

6、高钢管的生产效率，有+()=0(1)必要对水压机冲水排气过程进行深入的研究。作者在FLUENT环境下，使用气液两相流模型，动量方程对水压机的冲水排气过程进行了数值模拟，得到了不Bitip：一嚣+毒[(嚣+OUj一等)卜同时间工况下钢管内压力场、速度场的分布情况；在此基础上，对水压机冲水排气过程中气液两相流的变Pg+F(2)化规律进行了分析；最后通过与试验结果比较，验证求解时通过计算混合物质的密度P和黏度来求数值计算结果的正确性。作者的工作对优化水压机冲解动量方程水排气过程，提高钢管生产效率具有重要的现实意P=2P2+(1一2)P2(3)义。采用Sta

7、ndard．k一8使雷诺方程封闭1理论模型与计算方法Ot+O=水压机冲水排气的物理过程描述如下：初始状态x：毒c3x；[L(I+or)／箸Ox；]J。一下，密封罐中空气压力为0．45MPa，液体的压力随P一ylM+Sk(4)高度发生变化，阀门处于开启状态，充水与排气过程Ot+O：同时进行，经历7．5S后，关闭排气阀，持续7．5S，x；毒Ox；L+or)毒；】J+竿，ccG+然后再开启排气阀持续15s，关闭排气阀，继续充水2C3G)一C2P+S(5)5S后整个过程结束。收稿日期：2009—06—15作者简介：戴学余(1978一)，男，从事机械设备技术开

8、发与管理工作。E—mail：zhenshan83@sjtu．edu．en。·54·机床与液压第38卷其中：头