Изучение газодинамики в рабочем пространстве печи высокоточного нагрева при различном количестве загруженных заготовок
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Аннотация
Данная выпускная квалификационная работа посвящена изучению нагрева металла в печи высокоточного нагрева с применением математического моделирования.
Моделирование осуществляется при помощи современного программно-вычислительного комплекса FLUENT. Данный пакет предназначен для моделирования сложных течений жидкостей и газов с широким диапазоном изменения теплофизических свойств.
Сравниваются случаи с разным количеством загруженных в печь заготовок при одинаковой массе садки:
одна заготовка размерами 0,250х0,250х4 м;
две заготовки размерами 0,176х0,176х4 м;
четыре заготовки размерами 0,125х0,125х4 м.
Время нагрева составляет десять минут. Температура продуктов сгорания на выходе из горелки 1273К. Массовый расход соответствует скорости продуктов сгорания на выходе из горелки 100 м/с.
В результате получено распределение плотности теплового потока и температуры по поверхности заготовок, распределение вектора скорости и температуры в рабочем пространстве печи, а также зависимость изменения температурного поля во времени.
Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе изложена на 111 страницах, содержит 89 рисунков, 5 таблиц, список использованных источников из 9 наименований.
Содержание
Введение
1 Методы моделирования в металлургии
.1 Эксперимент
.1.1 Физическое моделирование
.1.2 Математическое моделирование
.1.2.1 Типы математических моделей
.1.2.1.1 Статистические модели
.1.2.1.2 Детерминированные модели
.2 Современная вычислительная гидрогазодинамика (CFD)
.3 Математическое моделирование в ПВК FLUENT
Математическое моделирование нагрева металла в печи ВТН
.1 Постановка задачи и исходные данные
.1.1 Геометрия системы для трех вариантов загрузки печи
.1.2 Зависимости теплофизических характеристик от температуры
.3 Математическая постановка задачи
Результаты моделирования
.1 Распределение температурного поля в различных сечениях рабочего пространства печи для трех вариантов загрузки
.2 Распределение температурного поля в различных сечениях заготовок для трех вариантов загрузки печи
.3 Распределение вектора скорости в рабочем пространстве печи для трех вариантов загрузки
.4 Распределение плотности теплового потока по поверхности заготовок для трех вариантов загрузки печи
.5 Распределение температурного поля по поверхности заготовок для трех вариантов загрузки печи
.6 Изменение температурного поля заготовок во времени для трех вариантов загрузки печи
Выводы
Список использованных источников
Введение
металлургия гидрогазодинамика моделирование нагрев печь
Нагревательные и термические печи являются основным технологическим звеном металлообрабатывающей, машиностроительной и других отраслей промышленности. Нагрев металла перед обработкой давлением или при термообработке металлических изделий является достаточно сложным процессом, при котором одновременно протекают явления, связанные с течением жидкости, тепло- и массообменном, химическими реакциями. В тоже время от правильного выбора технологического режима нагрева зависит качество получаемых изделий.
Эффективность проектирования и эксплуатации печей в значительной степени определяется уровнем наших знаний о происходящих в печи процессах и совершенством методов их расчета. При этом возникает необходимость понимания и исследования этих процессов для выбора наиболее безопасных и эффективных режимов работы нагревательной печи.
Информацию о происходящих в печи теплофизических процессах можно получить при проведении натурных или физических экспериментов, но в большинстве случаев такие опыты чрезмерно дороги и часто невозможны.
Альтернативой является теоретическое исследование с применением математического моделирования. Достоинствами теоретического исследования являются низкая стоимость, быстрота исследования, возможность получения значений всех переменных во всей исследуемой области, возможность моделирования как реальных, так и идеальных условий.
Детерминированные математические модели теплофизических процессов давно и широко применяются исследователями и проектировщиками для совершенствования конструкций и режимов работы промышленных печей.
Однако такие модели не удовлетворительны с точки зрения качества математического описания движения газов внутри печного пространства. Между тем, без такого описания невозможно с достаточной точностью описать процессы конвективного переноса тепла и массы, играющие важную роль в формировании поля температур и концентраций компонентов продуктов сгорания.
Современное развитие математического моделирования и компьютерных технологий привело к созданию мощных программно-вычислительных комплексов. Эти программные продукты позволяют успешно и с высокой точностью решать довольно сложные задачи вычислительной теплофизики и детально описывать все происходящие при этом процессы.
Применение современных ПВК достаточно часто встречается в практике зарубежных исследователей при совершенствовании и проектировании тепловых технологических агрегатов металлургической и других отраслей промышленности.
Одним из таких программно-вычислительных комплексов является FLUENT - продукт, предоставляемый компанией ANSYS Inc и обладающий широким набором моделей для расчета процессов гидрогазодинамики, тепло- и м?/p>