侧喷退火炉铝卷温度场和应力场的数值模拟研究的任务书.docx

侧喷退火炉铝卷温度场和应力场的数值模拟研究的任务书
任务书
题目：侧喷退火炉铝卷温度场和应力场的数值模拟研究
任务背景：
侧喷退火炉作为铝卷退火的主要设备，其性能对于铝卷表面质量以及冷轧工艺的稳定性等方面都有着重要的影响。在侧喷退火炉中，铝卷受到高温、高压气体的作用，导致铝卷表面发生变化。针对这些问题，需要对侧喷退火炉内的温度场和应力场进行数值模拟分析，以便最大化优化设备并增强其性能。因此，本研究计划通过数值模拟分析方法，分析炉内的温度场和应力场，为优化侧喷退火炉的设计提供科学依据。
任务内容：
通过利用计算流体力学（CFD）技术建立一个侧喷退火炉的数值模型，对其中的温度场和应力场进行数值模拟分析。在模拟过程中将参数控制在炉温、卷速、喷嘴喷气量、卷料弯曲等条件下，分析炉内流场的变化。任务包括以下内容：
1.侧喷退火炉数值模型建立：根据侧喷退火炉的工作原理、结构特点和运行参数等信息建立数值模型，建立点阵模型（包括流体动力学和热传导方程）和边界模型（包括炉膛边界条件和入口、出口条件等）。
2.温度场数值模拟分析：通过模拟分析炉内温度场的分布情况，定量研究分析炉内温度场中的变化趋势，预测并分析影响炉内温度场的因素。包括炉内温度分布、温度曲线和升温速度曲线等方面。
3.应力场数值模拟分析：分析炉内应力场的分布情况，并分析其变化趋势。定量评价卷料的应力状态，分析炉内应力的分布对卷料变形及变形产生的原因。
4.模拟结果分析：基于模拟结果对炉内温度场和应力场参数进行分析，比较结果与实际裂纹、翘曲等现象的情况。
5.优化方案提出：以模拟结果为依据，对侧喷退火炉的结构和运行参数进行优化建议，提出相应改进方案，为提高设备性能和工艺稳定性提供科学依据。
任务要求：
1.具有数值模拟分析和计算机编程基础知识，了解计算流体力学数值模拟方法及其分析工具软件（如ANSYS等）。
2.具有一定的物理学、数学及热学知识，有固体力学、流体力学和热传导等相关知识和研究经验。
3.具备一定的工程设计和项目管理能力，能够处理实际问题并提出相应解决方案。
4.提交写有5-10页的研究报告，内容包括研究背景、研究目的、研究方法、模拟结果分析以及优化方案等。
5.在研究过程中需遵循科学合理、客观公正、数据真实的原则。
时间安排：
本次研究预计耗时为3个月，按以下时间进度进行：
第一周：研究背景和目的的确定，相关文献查询和阅读，方案确定。
第二周至第四周：数值模型的建立和数值模拟计算。
第五周至第六周：数值模拟计算结果的分析与对比，结果讨论。
第七周至第九周：优化方案提出，分析报告撰写。
第十周至第十一周：报告修改，最终报告撰写。
第十二周：报告提交和答辩。
经费预算：
本次研究的经费预算总计100,000元，预计主要涉及计算机资源和软件费用、实验设备使用费用、实验材料费用等。
参考文献：
[1]李新伟,宋黎智,黄坤杰,等.侧喷退火炉风场模拟数值模型的建立[J].铸造,2020,69(3):192-197.
[2]冯会娜,张达,程雨鹏,等.侧喷退火炉铝卷温度场数值模拟研究[J].中国有色金属,2019,29(2):202-207.
[3]张健,张二文.铝板侧喷退火炉温度场的数值模拟与实验研究[J].热加工工艺,2015,44(4):19-22.