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真空热处理技术能够使待处理工件具有较优异的综合力学性能,因而是现代热处理技术的重要技术之一。真空热处理技术,在国内外受到了广泛重视并进行了大量的尝试与应用,其普及程度成为评价一个国家热处理技术水平高低的重要标志。但在真空热处理过程中,工件内部的传热、变形、应力应变及与工件周围介质间的换热等一系列复杂现象无法直接观察和测量。伴随着计算机技术和数值计算方法的迅猛发展,数值计算仿真将图形显示技术、数值计算方法技术、计算机建模技术相糅合,使得相关工程应用的全过程可以在计算机上实现模拟,从而能够尽早发现生产制造中可能出现的问题,并做及时处理。这样一来,在实际生产中便于改进,以减少生产损失,降低生产成本、缩短研发周期,最终增强产品的市场竞争力。基于此背景以及某型真空气淬炉的结构特点,本文主要分两个部分对真空气淬炉工作情况进行仿真研究。第一部分,讨论真空气淬炉加热阶段的温度场及其加热室优化设计。首先分析传热学中的三种传热机理,重点讨论真空炉真空环境中的辐射加热以及辐射加热的特点;其次,对真空炉加热室有效加热区定义及评价标准进行概述;最后,通过ANSYS软件建立真空炉加热室的参数化模型,以APDL命令流的方式对加热室中的温度场进行模拟,并使用ANSYS优化模块对参数化模型进行尺寸优化设计,在保证温均性的前提下使有效加热区尺寸最优。第二部分,分析工件加热保温后的高压气淬过程,研究不同压力对冷却的影响。首先,讨论了CFD中的相关控制方程,对湍流模型中的标准k方程进行介绍,建立其改进型的RNGk方程。其次,对加热室模型进行简化修改,使用计算流体动力学软件FLUENT,对热处理工件的气淬过程进行气流场数值模拟分析,较为准确地模拟了圆柱形金属棒料淬火过程的冷却曲线,研究了不同入口压力(0.1Mpa、0.2Mpa、0.5Mpa)下,待淬工件(圆柱形金属棒料)冷却效率,为优化气体淬火工艺的提供理论依据。