大长径比零件淬火过程中的温度场不均匀常常导致工件组织不均匀或变形量过大,造成工件的力学性能或尺寸精度不能满足技术要求。近年来国内正在蓬勃发展的真空高压气淬技术被认为能够解决这一问题,而国内外学者的研究工作尚未涉及大长径比零件的高压气淬均匀性问题,因此亟需开展相关研究工作。本文应用计算流体力学(CFD)软件,通过流体外掠等温平板这一传热学基本模型验证了软件中物理模型的适用性,在此基础上,分别建立1:5的单根工件缩比模型和1:1的单根工件、多工件模型进行流-固-热耦合数值模拟,研究了淬火压力、气体流速、气体种类、气体来流温度以及静态交变流型的交替吹风时间间隔和工件位置对大长径比零件温度场均匀性的影响规律,并以螺杆为例对交替吹风时间间隔为10s的实际工件温度场均匀性与淬火变形进行了实验验证,为大长径比零件的高压气淬奠定了研究基础。通过本文研究,主要得到以下几点结论:1)仿真和实验研究发现,工件整体温度场不均匀的主要表现是大长径比零件的轴向温差大,气体的淬火压力越大、流速越快、换热能力越强、来流温度越低,则大长径比零件的冷却速度越快,初始阶段的温度场越不均匀。2)上下交替吹风有利于改善大长径比零件的轴向温度均匀性,且上下交替吹风时间间隔越短,工件的温度场越均匀。对直径为?30~?55的大长径比螺杆,上下交替吹风时间间隔为10s的工件表面温差在工程上是可接受的。3)实验证明,对?36×1100mm的Cr12Mo1V1大长径比螺杆,当气淬压力9bar,上下交替(间隔10s)吹风时,工件表面轴向温差能够控制在90K以内,此时直线度为0.4-0.7mm。4)对变形控制要求更高的大长径比零件,提出了一种新的工装设计方案,将中间盘改为2个,且位置可调,用于控制流场和温度场,可获得理想的温度分布。