多喷射梁喷淋流场的仿真与实验研究

发布时间：2017-03-26 02:01

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【摘要】：湿平整是冷轧带钢中的重要部分,在带钢平整过程中,要将乳化液喷射于工作辊与带钢之间,使两者能够充分的润滑,以提高带钢的质量。在工程中由于喷嘴的选型或布局方式不当会造成乳化液喷洒不均、相互干涉、存在盲区、产生涡流、四处飞溅等诸多问题,这样既影响了润滑效果,也浪费了很多乳化液资源。因此,有必要对多喷射梁喷淋流场进行模拟仿真和喷嘴布置的分析。本文研究内容如下:(1)对阶梯孔较多、结构复杂的扇形喷嘴进行测量,并建立单喷嘴喷淋流场物理模型,在Gambit软件中进行网格划分,在Fluent软件中对单喷嘴喷淋流场进行模拟仿真。(2)针对支撑辊喷射梁喷嘴间距较大时乳化液喷射到支撑辊面上会出现盲区,以及喷嘴间距过小时相邻两喷嘴喷射出的乳化液相互干涉的问题进行模拟仿真,对喷嘴在不同间距和不同旋转角度喷淋条件下进行模拟仿真。(3)对不同因素对工作辊喷射梁流场的影响进行了研究。依据正交设计方法进行模拟仿真,使乳化液用量尽可能少并且使乳化液尽可能多的分布在工作辊与带钢表面之间的缝隙中。通过对正交试验结果的分析找到了最优因素的组合。(4)搭建实验平台,对多喷射梁喷淋流场进行实验研究。通过建立五组实验模型,观察影响流场中乳化液分布的因素。通过实验与数值计算结果进行了对比,验证了数值模拟的准确性。
【关键词】：湿平整 喷嘴 布置方式 流场 模拟仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.1 湿平整介绍10-11
• 1.1.2 多喷射梁喷淋装置介绍11-12
• 1.2 多喷射梁喷淋流场的研究现状12-17
• 1.2.1 喷嘴射流流场的研究现状13-15
• 1.2.2 湿平整机喷淋流场的研究现状15-17
• 1.3 课题主要研究内容17-19
• 第2章 单喷嘴喷淋流场的模拟仿真19-28
• 2.1 单喷嘴喷淋流场流体域的建立19-21
• 2.1.1 喷嘴模型的建立19-20
• 2.1.2 数值模拟计算区域模型及网格划分20-21
• 2.2 单喷嘴喷淋流场数值模拟21-24
• 2.2.1 数学模型21-23
• 2.2.2 边界条件设置23
• 2.2.3 Fluent求解计算23-24
• 2.2.4 计算结果的后处理24
• 2.3 单喷嘴喷淋流场数值模拟结果及分析24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 支撑辊喷射梁喷淋流场的模拟仿真28-45
• 3.1 支撑辊喷射梁喷淋流场模型及网格划分28-29
• 3.2 支撑辊喷射梁喷淋流场的边界条件29
• 3.3 支撑辊喷射梁喷淋流场数值模拟结果29-43
• 3.3.1 喷嘴间距 0.05 m无旋转角度时喷淋流场分析29-31
• 3.3.2 喷嘴间距 0.05 m旋转 5°至 30°时喷淋流场分析31-37
• 3.3.3 喷嘴间距 0.1 m无旋转角度时喷淋流场分析37-38
• 3.3.4 喷嘴间距 0.1 m旋转 5°至 30°时喷淋流场分析38-43
• 3.4 本章小节43-45
• 第4章 工作辊喷射梁喷淋流场的模拟仿真45-66
• 4.1 工作辊喷淋流场模型45
• 4.2 不同工况下工作辊喷淋流场数值模拟45-50
• 4.2.1 工作辊不同转速时速度场分析45-47
• 4.2.2 工作辊不同转速下乳化液分布情况47-50
• 4.3 正交试验法准备工作50-53
• 4.3.1 正交试验法各因素及模拟方案50
• 4.3.2 各模拟方案的速度场分析50-52
• 4.3.3 各模拟方案乳化液分布情况52-53
• 4.4 根据正交试验法对工作辊喷淋流场进行优化分析53-65
• 4.4.1 喷嘴质量流量的直观分析55-56
• 4.4.2 辊缝处乳化液体积分数分布直观分析56-57
• 4.4.3 辊缝处混合相密度分布57-58
• 4.4.4 工作辊面所受压力分布直观分析58-59
• 4.4.5 工作辊面乳化液体积分数分布直观分析59-61
• 4.4.6 带钢表面乳化液体积分数分布61-62
• 4.4.7 工作辊喷淋流场最优方案的确定62-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 多喷射梁喷淋流场的实验研究66-75
• 5.1 实验装置66-67
• 5.2 实验步骤67-68
• 5.3 实验结果68-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果81-82
• 致谢82

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本文编号：268073