水冷模模铸的铸件/铸型界面换热系数的反向求解分析

发布时间：2021-02-12 07:17

　　大型水冷模模铸工艺是一种新型工艺,可以实现钢锭的快速凝固,对提高钢锭质量有很大帮助。目前水冷钢锭的中心缩孔和偏析现象严重,实验研究的代价较高,数值模拟技术成为改善钢锭内部缺陷、优化钢锭设计的重要途径。边界条件是凝固过程的控制条件,同时也是数值模拟技的必要条件,由于钢锭模边界条件复杂且研究较少,控制条件较多,因此,大型钢锭的中心缩孔并没有得到改善。针对此问题,本文研究水冷模模铸边界条件中界面换热系数对铸造凝固过程的影响。本文通过金属/砂型实验装置、水冷实验装置和气隙实验装置,实测了铸件和砂型内不同位置（铸件内四个点,铸型内一个点）的冷却曲线,利用非线性估算法和PROCAST模拟软件对铸造凝固过程中铸件/铸型界面换热系数进行反向求解。研究表明,金属/砂型中界面换热系数的范围是145⁵24W/m2·K。利用反向求解的界面换热换热系数模拟整个温度场,实验结果和模拟结果对比,验证了非线性估算法的正确性。水冷速度对界面换热系数影响:水流速度由0.5m/s上升至1.7m/s时,在时间段0¹50s时,界面温差和温度梯度逐渐增加,其中温度梯度增幅较大,界面换热... 

【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 课题的研究目的及意义
    1.3 铸件/铸型界面换热系数的研究现状
        1.3.1 铸件/铸型界面换热系数的国内外研究现状
        1.3.2 界面传热的数学模型
        1.3.3 影响界面换热系数的因素
        1.3.4 界面换热系数的求解方法
    1.4 国内外对水冷模铸造的研究
    1.5 铸造凝固过程的数学模型
        1.5.1 铸造凝固过程的微分方程
        1.5.2 定解条件
        1.5.3 边界条件
    1.6 研究的主要内容
第二章 铸件凝固过程的测温实验
    2.1 实验方案与实验装置
    2.2 测温系统
        2.2.1 数据采集模块
        2.2.2 测温热电偶
    2.3 冷却系统
    2.4 铸造凝固实验过程
    2.5 测量结果与误差分析
        2.5.1 测量数据处理
        2.5.2 实验误差分析
第三章界面换热系数的反向求解原理及参数设置
    3.1 反向求解计算的原理
    3.2 三维模型的建立
    3.3 反向求解计算中的参数设置
    3.4 铸件/铸型界面换热系数的分段处理
第四章 界面换热系数的反向求解计算
    4.1 铸件/砂型界面换热系数的反向求解
    4.2 水冷装置中铸件/铸型界面换热系数的反向求解
        4.2.1 水冷模内壁与冷却水对流换热系数
        4.2.2 水冷装置中其它参数的选择与计算
        4.2.3 铸件/水冷模外壁界面换热系数的计算
    4.3 气隙装置中铸件/铸型界面换热系数的反向求解
        4.3.1 气隙装置中其它参数的选择
        4.3.2 气隙装置中铸件与水冷模外壁界面换热系数的计算
第五章 实验结果与分析
    5.1 水流速度对界面换热系数的影响
        5.1.1 实验曲线与模拟曲线对比
        5.1.2 水流速度对界面换热系数的影响
    5.2 气隙宽度对界面换热系数的影响
        5.2.1 实验曲线与模拟曲线的对比
        5.2.2 气隙宽度对界面换热系数的影响
结论
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[4]基于实测的板坯连铸结晶器传热反问题研究[D]. 商晓东.大连理工大学 2008
[5]金属铸造凝固过程的界面传热系数的研究与应用[D]. 解锦婷.天津理工大学 2008



本文编号：3030468