铝箔退火炉流场与温度场数值模拟

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我国铝箔生产能力、产量均居世界第二;为了确保我国铝箔工业未来得到持续发展,为了进一步提升我国铝箔加工技术和装备水平,以及应对越来越高要求的铝箔等深加工铝产品的质量,必须不断改进加工工具,用新的方法去研究。 退火是铝箔成品生产的关键工序,铝箔退火在铝箔退火炉中进行,其中退火质量与炉温均匀性密切相关,为了提高铝箔的退火质量,国内外众多厂家、学者采用大量方法进行研究,其中包括理论分析与实验研究。本文在阅读大量文献的基础上,首先对网格划分理论进行了简要综述,对退火炉内流场的湍流基本理论进行了详细的介绍,然后介绍偏微分方程的离散。 本文以商用软件Fluent为求解软件,建立了铝箔退火炉的三维模型,用标准k-ε双方程模型、壁面函数法采用两种方案对退火炉内流体流动传热进行了仿真研究。 论文的计算结果分别展示了两种方案在退火保温阶段,炉子保温层的温度梯度图,炉内可压三维湍流场的速度矢量图,以及炉气温度分布图;通过详细分析方案一的计算结果,找到了炉气存在温差的原因。分析了方案二的计算结果,并将之与方案一的计算结果进行对比,说明了在钢板以及在垂直导流板上开孔对流场以及温度场的影响:利用实验结果对方案二数值模拟的准确性作了检验和评价,结果证明了计算模型的正确性以及产品的成功性。数值模拟中存在的主要问题是湍流模型不够完善,从而得到的温度场也不完善。最后,本文在分析三维湍流场的基础上,提出了改进型的铝箔退火炉,并展示了该模型的计算结果。本文的数值计算工作对于铝箔退火炉内流场、温度场研究的展开具有一定的参考价值,计算结果有助于提高对铝箔退火炉内流场、温度场分布的了解,可以为新型退火炉设计等进一步工作提供参考。
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