气垫炉内漂浮换热过程数值模拟及结构优化

发布时间：2022-01-17 21:05

　　气垫炉是一种薄板材热处理用先进设备,基于某铝厂设计的气垫炉结构,建立气垫炉整体的三维计算模型,运用流固耦合FSI分析法对炉内板材漂浮换热过程进行模拟。模拟结果表明,板材换热基本均匀,但板材向下畸变过大,无法实现正常漂浮。为减少板材畸变,在优选空间内采用正交试验法优化气垫炉喷嘴布置参数,并采用响应面法与遗传算法优化气垫炉导流装置结构参数。结果表明,装置优化后板材上下表面的风量、压力分布更为合理,炉内板材畸变量从110.3 mm降低至41.4 mm,板材漂浮得以实现。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

气垫炉模型(a)及模型网格划分(b)

在板材热处理过程中，不同x坐标下板材上下表面换热系数沿z向分布如图2所示。在x向不同位置处，板材上下表面换热系数均有一定差异，但在任意x坐标下换热系数沿z向变化较小，即在板材沿长度方向行进过程中其宽度方向上换热均匀进行，可认为在现有喷嘴结构下可满足板材换热均匀性要求。2.2 流场分析

气垫炉模型对称面处流场分布如图3所示。在导流装置分流作用下，各喷嘴底部气流分布不均，外侧喷嘴底部气流量大，而中心喷嘴底部气流量小。气流经各喷嘴喷出后形成射流，射流未达到充分发展状态而冲击板材后扩散，并在板材表面形成一层气幕，外侧喷嘴射流量大，分别向板材两端及中心区扩散，中心喷嘴射流量小，但中心区喷嘴均布其区间内，且有外侧气流补充，板材表面气幕区流速分布较均匀。2.3 应力场分析

【参考文献】：
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本文编号：3595437