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同同辫向向ば⋯肖肖肖肖I狈’——梯度算子;苶叱秽,吃——流筹v)+}(1)’陖:陖￡弓中厚板轧后管层流控冷瞬态温度场数值模拟材料热处理学报朱启建,133研究方法与条件[D]=ll温度导数于騛其中,——密度痬;!6ㄑ贡热))(oC)t(s){}=还!5ノ惶寤炔痬;辏琘,!5ピP魏唬籞;￡——节点蕉ǹ萍即笱Ы涛翊Γ蕉┌近年来,中厚板高密度管层流控制冷却系统相继在国内多家中厚板生产厂成功投入运行,为改进我国中厚板控轧控冷工艺和提高产品质量发挥了重要作用¨叫H缤所示,该系统由数十组上集管及其对应的下集管组成,冷却水从集管上高密度布置的喷管流出,形成高密度柱状层流射流,轧后钢板连续匀速求的终冷温度,从而获得期望的钢板综合机械性能。本文利用流热耦合数值模拟方法,研究了包括射流冲击区和非冲击区在内的管层流水冷区钢板表面热流边界条件,建立了钢板瞬态温度场求解的有限元模型,并进行了数值模拟与分析。热流方程及其离散化阻对一微元控制体,其热流方程为:(ms){q}(W得热流偏微分方程温度场离散的有限单元法引入形函数概念,单元r『、’魙温度变分陖,籡￡Ⅳ其中,菇,瑉,——单元内温度;魙Ⅳ252(11000412100084穿过管层流冷却区,就完成了钢板控制冷却过程。管层流控冷技术是控制钢板冷却过程以达到工艺所要0={8L}7{N}温度梯度温度列向量;月摘要:利用热流耦合有限元方法得到了管层流水冷区钢板表面热流边界条件,适用于板面温度为℃,上、下集管射流初始速度分别为~痵、—痵。建立了钢板瞬态温度场求解的有限元几何模型、网格模型、材料属性与初始条件等,并对~厚度钢板控冷过程进行了数值510关键词:中厚板;层流冷却;温度场;控制冷却;数值模拟中图分类号:籘A文章编号:.—.1管层流控冷系统示意图朱启建,男,清华大学机械系与首钢技术研究院博士后,从事机械设计、金属压力加工等方面的教学与科研工作,曾获中国钢铁工业协会、中国金属协会科学技术一等奖,发表论文余篇.:畁。收稿日期:..;修订日期:..作者简介:No2
万方数据
f[2rRq(R)dR紅魙丁。一主要结果与分析=l{t}7{}qd(S)Ⅳ将代入热流方程,可得离散化方程为:pc{8}7{}{}B]{L}d(v01){t}7[]D][]{t}d(v01)需附加边界条件和初始条件。求解热流问题的边界条件主要有三类:第一类边界条件是指求解区域边界h示为:瓦一。获得热流边界条件的途径,一是通过圆形射流热耦合数值模拟与分析获得,二是根据实验测得的温度方法,即集管冷却区热流边界条件利用射流分析的结果,为第二类边界条件;而空冷区边界条件则利用实验数据反求表面换热系数,属第三类边界条件。对于一定射流直径、射流高度和水温的管层流系统,冷却区钢板表面热流密度仅仅取决于钢板表面温度和射流初始速度。根据工程实际需要,确定钢板表1000C3000C5000C7000C900上、、~痵,计算点间隔为痵。这样,任意钢板表面温度和射流初始速度情况下的热流密度均可从离散数值表中查值获得。0013m13m203ms900计算结果为例,上集管圆形射流冲击区,即钢板上表2R3所示。该射流初始直径为淞鞲叨.,初对于上集管圆形射流,在重力作用下,射流在具有一定初始速度的下落过程中速度逐渐增加,到达壁面后改变流动方向,形成壁面