[发明专利]蓄热式加热炉流场及工件内部温度、热应力分析方法

摘要

蓄热式加热炉流场及工件内部温度、热应力分析方法，其特征在于：方法具体内容包括如下步骤：a)建立蓄热式加热炉几何模型，b)划分网格，c)选择数值模拟计算模型，d)确定入口边界条件，设定模型入口条件为速度入口条件，e)设定出口与壁面边界条件，f)分别计算加热炉在换向过程中两侧烧嘴各自燃烧的温度场，g)建立所述炉内处理工件模型；h)选取热‑结构分析单元，对所述炉内处理工件模型进行网格划分,i)输入所述炉内处理工件的热物性参数，j)将加热炉内温度场分布为基础与边界条件，对所述炉内处理工件进行计算分析。本发明建模过程简单，结果更加准确。可根据加热炉以及工件不同进行模型参数调整，适应广泛。

主权项

1.蓄热式加热炉流场及工件内部温度、热应力分析方法，其特征在于：方法具体内容包括如下步骤：a)建立蓄热式加热炉几何模型，包括蓄热式加热炉左右两侧烧嘴，加热炉主体模型、炉内处理工件模型、工件支撑物模型；b)划分网格，采取结构化网格划分与非结构化网格划分结合方式，对所述炉内处理工件周围、烧嘴等关键部位进行网格细化处理，结构性网格使用Gambit中Map法进行划分，非结构网格利用TGfid法进行划分；c)选择数值模拟计算模型，针对所研究的加热炉指定相适应的计算模型，包括湍流计算模型、燃烧计算模型、辐射计算模型，模型的求解方法选择修正的压力—速度耦合SIMPLEC算法，并且设置湍流模型计算10次耦合一次辐射计算，压力方程、湍动能方程以及动量方程都采用二阶迎风格式离散；d)确定入口边界条件，设定模型入口条件为速度入口条件，包括空气流入空气烧嘴前速度、煤气进入烧嘴前速度，考虑蓄热作用设定空气预热温度、煤气温度、设定炉内温度初始值，模拟加热炉一段流场，采用所用介质模型与入口边界条件单独计算空气入口与煤气入口的流场情况，得到两烧嘴出口的速度分布情况，然后将模拟计算得到的两烧嘴出口的速度矢量以轮廓文件Profile的形式提取，得到等效炉膛数值模拟入口边界条件；e)设定出口与壁面边界条件，根据蓄热式加热炉原理，分别对主副烟道进行出口边界条件设定，包括出口压力、回流温度、湍流强度、水力直径，加热炉壁面边界条件设定包括炉顶壁面边界条件、炉墙壁面边界条件、管坯表面边界条件；f)分别计算加热炉在换向过程中两侧烧嘴各自燃烧的温度场，计算收敛后，将两次计算的平均值近似替代实际存在动态换向过程的蓄热式加热炉内部真实温度，若时间t＝t总，则得出工件周围温度分布及升温曲线，作为工件分析载荷，否则令t＝t+Δt，并更新温度继续计算；g)建立所述炉内处理工件模型；h)选取热‑结构分析单元，对所述炉内处理工件模型进行网格划分；i)输入所述炉内处理工件的热物性参数，包括热传导系数、比热容、热扩散系数；j)将加热炉内温度场分布为基础与边界条件，对所述炉内处理工件进行计算分析。