竖直运动高温带钢喷雾冷却的数值模拟研究的开题报告.docx

竖直运动高温带钢喷雾冷却的数值模拟研究的开题报告
一、研究背景与意义
高温带钢钢卷出轧机后在直接冷却平台上进行冷却，进入的冷却水直接与热钢带相接触，使其温度迅速降低到大约500°C，由于水在与带钢接触的瞬间发生了爆炸，导致大量的水蒸气产生，同时液滴抛射，钢带表面出现铁锈等现象，使其表面质量下降，造成火花跳动，严重时还可能发生轧件事故。
在高温带钢喷雾冷却中，高速旋转的喷嘴使喷洒水流呈锥形，向下喷射水滴形成一条水雾带，水滴在空气中迅速气化而带走大部分放热量，通过冷却水的细密雾化和气化，有效减少了水与带钢的直接接触面积，雾化的水滴将热量带入空气中，提高了带钢的冷却效率，这种喷雾冷却方式可使钢带的表面质量得到保证，满足了高速钢板的生产需求。
因此，对高温带钢喷雾冷却的数值模拟研究，对提高带钢表面质量和生产效率具有重要的意义。
二、研究内容和方法
1.研究内容
（1）建立高温带钢喷雾冷却数值模拟模型；
（2）分析高温带钢表面温度、温度梯度、温度场等参数的变化规律；
（3）探究不同喷嘴数和喷嘴距离对喷雾冷却效果的影响；
（4）计算高温带钢表面冷却质量通量，分析不同工艺参数下的冷却效果。
2.研究方法
（1）基于ANSYSFluent软件建立高温带钢喷雾冷却数值模拟模型；
（2）采用计算流体动力学（CFD）计算方法对喷雾冷却过程进行数值模拟；
（3）采用实验方法对不同工艺参数下的喷雾冷却效果进行验证。
三、研究步骤与计划：
1.建立模型
利用ANSYSFluent软件建立高温带钢喷雾冷却的数值模拟模型。
2.网格划分
根据模型的几何尺寸和流动特性，进行网格划分。
3.边界条件
确定物理和边界条件，包括设定流入口、出口和喷嘴边界条件、设置物体表面的热辐射边界条件和钢带表面的冷却面积。
4.模拟计算
进行模拟计算，得到高温带钢喷雾冷却的温度场、温度梯度、表面温度等参数。
5.结果分析
根据计算得出的模拟结果，分析不同喷嘴数和喷嘴距离对喷雾冷却效果的影响，探究不同工艺参数下的冷却效果。
6.实验验证
采用实验方法对不同工艺参数下的喷雾冷却效果进行验证。
7.撰写论文
在完成实验后得到实验数据进行分析，并将实验数据和数值模拟结果进行对比，形成结论，撰写论文。
四、研究预期结果
通过建立高温带钢喷雾冷却数值模拟模型，探究不同喷嘴数和喷嘴距离对喷雾冷却效果的影响，计算出高温带钢表面冷却质量通量，分析不同工艺参数下的冷却效果。并通过实验验证研究结果的准确性和可靠性。
五、参考文献
[1]：陈志华,林楠.钢板的切割冷却模拟与试验研究.机械制造,2019,62(3):15-18.
[2]：林浩,刘勇.钢带淬火液雾冷却耦合数值模拟研究.特种铸造及有色合金,2019,39(10):12-14.