文档介绍：该【冷态炉内交叉射流的数值试验研究 】是由【niuww】上传分享，文档一共【3】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【冷态炉内交叉射流的数值试验研究 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。冷态炉内交叉射流的数值试验研究
随着现代工业的发展，高温热处理已成为许多行业的关键技术之一。而冷态炉作为其中重要的热处理设备，其内部流场分布对于产品的质量和性能影响极大。近年来，数值模拟技术的不断发展和日益精确，为研究冷态炉内交叉射流的流场有了更好的解决方案和更准确的结果。本文将从数值试验的角度研究冷态炉内交叉射流流场，在数值模拟理论的基础上，通过对冷态炉内交叉射流的数值试验研究，对其流场特性进行分析和探讨，为进一步优化冷态炉工艺提供参考。
一、研究背景
冷态炉能够对金属材料进行高温加热，有着广泛的应用。但是，冷态炉内部交叉射流的流场特性直接影响了材料的加热速度和加热均匀度。因此，研究冷态炉内部流场分布以及流动特性是十分必要的。
目前，冷态炉内部的流场分布主要采用实验方法和数值模拟方法研究。在实验方法方面，通过放置探针、热电偶和烟丝等传统的测量方式来获得物体表面的温度和附近流场分布数据，但是这种方法不仅成本高昂而且存在实验环境复杂（如高温高压环境），所得结果受到一定的误差和偏差。而另一种方法，基于数值模拟（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）技术，对流场的分布进行模拟计算，可以大大减小实验成本和投资，同时也更能体现流场的精确特性。由此可见，CFD技术已成为模拟冷态炉内流场的优秀方法。
二、数值试验研究方法
CFD技术基于众多数学公式和流体动力学方程，通过离散化空间和时间，将流体分为有限的体积单元，并对其局部流动进行计算，在每个时间步骤还要通过边界条件和初始条件来控制流场的发展过程。本研究采用CFD技术对冷态炉内交叉射流流场进行模拟计算。主要步骤包括：
1、建立数值模型
建立冷态炉的几何模型，包括炉膛、翼形空格和引风道等部分。通过CAD软件采用三维建模技术进行建模操作，将模型导出STL文件，作为后续流场计算的几何模型。
2、网格划分
对建立好的几何模型进行网格划分，为后续数值模拟计算提供基础。本研究采用Ansys Fluent软件进行三维边界层自适应划分，以提高计算精度和计算效率。
3、设置边界条件和物理特性参数
设置边界条件和物理特性参数，包括端面温度、流量和气体物性、热传导系数等参数。
4、进行仿真计算
用已经设置好的边界条件和物理特性参数对建立好的冷态炉模型进行仿真计算，得到冷态炉内的流场和温度分布。本研究采用ANSYS Fluent数值计算软件进行计算。
三、数值模拟计算结果与分析
在数值模拟计算中，本研究主要关注冷态炉内交叉射流的流场分布。经过数值模拟计算，得到冷态炉内交叉射流的流场特性分布，如图1所示。由图中可以得出：
1、上部回流区
耦合了多种因素：
- 炉膛内建立了平行于流体温度和速度的稳态湍流
- 上翼形把炉管的大部分热辐射能吸收，导致温度上升，并扩散到上部回流区
因此，上部回流区温度相对较高，蔓延至外部空间。同时，上部回流区还存在着较强的涡流，是物品加热均匀的重要因素。
2、下部回流区
下部回流区温度相较于上部回流区而言较低。这是因为无附加翼形，直接对流导致外部空气在这一区域流动大幅受阻。
3、交叉射流区
交叉射流区是本研究的重点研究对象。从图1中可以看出，冷态炉内交叉射流区的温度分布不均匀，表现出较明显的温度“山脊”现象，射流区域温度变化较大。同时，交叉射流区还表现出不稳定的涡旋流动，这影响着物品加热的均匀性和速率。
四、结论
本研究基于数值试验对冷态炉内交叉射流的流场分布特性进行了深入的分析，可以得出以下结论：
1、交叉射流区温度分布不均匀，表现出明显的温度“山脊”现象，流场不稳定，是冷态炉加热均匀性和速率的重要影响因素。
2、上部回流区温度相对较高且存在较强涡流，是物品加热均匀的重要因素。
3、下部回流区温度相对较低，直接对流导致外部空气在这一区域的流动较大，并且导致外部空气流动受阻。
本研究表明，数值试验可以用于冷态炉内交叉射流的流场分析，进一步提出了优化冷态炉工艺的方案，为冷态炉内加热均匀性和速率的改进提供了方法和指导。