[发明专利]一种基于FLUENT的辊式连续淬火过程温度场仿真方法

权利要求书

1.一种基于FLUENT的辊式连续淬火过程温度场仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1 收集并分析辊式淬火机的设备参数，明确辊式淬火工艺参数；

步骤2 基于FLUENT建立钢板表面换热模型，对淬火工艺下钢板表面换热情况进行仿真，获取钢板表面对流换热系数；引入影响系数，即不同表面温度下钢板表面对流换热系数值与表面温度为设定值时钢板表面对流换热系数值的比值，通过钢板表面温度与影响系数之间的关系，获得钢板表面对流换热系数与钢板表面温度之间的关系式，以此作为钢板表面换热边界条件；

步骤3 根据实际淬火工艺参数，进行钢板淬火实验，获取实验温度数据；根据步骤2获取的钢板表面换热边界条件对实验钢板温度场进行仿真，获取仿真温度数据；将实验温度数据与仿真温度数据进行对比分析，通过调整影响系数修正钢板表面换热边界条件，以缩小实验温度数据与仿真温度数据的差距；

步骤4 根据修正后的钢板表面换热边界条件，通过用户自定义函数UDF编写钢板表面动态换热载荷，进行辊式连续淬火过程温度场仿真；

步骤5依据温度场仿真结果，分析实际问题。

2.如权利要求1所述的基于FLUENT的辊式连续淬火过程温度场仿真方法，其特征在于步骤1中的淬火工艺参数包括：喷嘴的类型、布置形式、各喷嘴射流速度、射流高度、射流角度、钢板尺寸规格、钢种；所述的设备参数包括：辊速、各冷却段内喷嘴类型、不同冷却段间距、淬火机有效长度。

3.如权利要求1所述的基于FLUENT的辊式连续淬火过程温度场仿真方法，其特征在于步骤2中钢板表面换热模型包括各冷却段内喷嘴射流冲击作用下换热模型及各冷却段之间钢板上表面滞留水流动冷却作用下钢板表面换热仿真模型。

4.如权利要求3所述的基于FLUENT的辊式连续淬火过程温度场仿真方法，其特征在于建立所述各冷却段内喷嘴射流冲击作用下换热模型包括如下步骤：

1）建立各冷却段内喷嘴射流冲击作用下钢板表面换热仿真模型，通过明确的各冷却段内工艺及设备参数，分别建立各冷却段内喷嘴、钢板及周围空气的有限元网格模型；

2）定义各部位的边界条件，包括喷嘴出口、钢板表面的边界条件；

3）将各冷却段内喷嘴、钢板及周围空气的有限元网格模型导入FLUENT，进行网格检查，设置计算模型，多相流模型选用VOF，湍流模型采用Standk-，同时考虑淬火介质水及冷却钢板的物性参数随温度的变化情况；

4）根据实际淬火工艺参数，赋予边界条件初始值，包括喷嘴出口速度初始值、钢板表面初始温度；

5）设置求解方法为PISO算法，压力离散采用body forced weighted方法，湍动能和耗散率的离散格式为一阶迎风格式；

6）设置求解时间步，进行FLUENT仿真运算；

7）运算完成后，查看钢板表面换热情况，导出钢板在该冷却段内表面对流换热系数；

8）以钢板表面温度为373K时对流换热系数为基准，引入影响系数，即不同表面温度下钢板表面对流换热系数值除以钢板表面温度373K时对流换热系数值，由此获得钢板表面温度与影响系数之间的关系，钢板表面温度变化至某一温度时将该温度下影响系数与373K时对流换热系数相乘，即得到钢板表面在该温度下对流换热系数，获取在该冷却段内射流冲击作用下钢板表面对流换热系数与钢板表面温度之间的关系式，以此作为钢板表面换热边界条件。