喷雾冷却是一种新型的散热冷却方式,具有冷却效率高、换热系数大、工质利用率高等优点,目前广泛地应用于冶金、电子元器件等行业。当前国内外的研究主要集中于水平静止壁面的喷雾冷却,然而实际生产中常常会遇到竖直运动壁面的冷却问题,特别是在热镀锌合金化炉冷却段中,冷却的对象是竖直运动的带钢,所以有必要对竖直运动高温带钢的喷雾冷却进行研究。本文首先建立了竖直运动高温带钢喷雾冷却的物理模型和数学模型,设置了合理的边界条件,采用FLUENT软件对不同冷却介质下带钢的冷却特性进行了数值模拟研究,结果发现,与空气、水等单相冷却介质相比,气雾两相介质的喷雾冷却模型中,带钢的冷却速度最大,温度的不均匀性较小。其次,研究了喷嘴倾角及带钢速度对喷雾冷却特性的影响。结果表明,当喷嘴倾角α的绝对值相同时,α逆着带钢运动方向时的冷却速度要大于其顺着带钢运动方向时的冷却速度,在α=-30°时,带钢的冷却速度最大;随着带钢竖直运动速度的增大,带钢的瞬时冷却速度逐渐减小,温度分布更加均匀。然后,研究了喷嘴间距对竖直运动高温带钢两喷嘴喷雾冷却特性的影响。研究发现,随着两喷嘴横向间距d_z的增大,带钢的冷却速度在不断减小,而当两喷嘴纵向间距d_y=20mm时,带钢的冷却速度最大;当两喷嘴的间距d_z=d_y,两喷嘴纵向布置时的冷却速度要大于横向布置时的冷却速度,但前者温度分布的均匀性较后者差。最后,进一步研究了多喷嘴的布置方式对竖直运动高温带钢多喷嘴喷雾冷却特性的影响。结果发现,四喷嘴平行布置时,带钢的冷却速度最大,四喷嘴完全交错布置时,带钢温度分布最均匀;四喷嘴平行布置的喷雾冷却模型中,存在一个最佳的喷嘴纵向间距d_y=50mm,使得竖直运动高温带钢的冷却速度最大。本文对竖直运动高温带钢的喷雾冷却过程进行了数值模拟研究,其结论为热镀锌合金化炉冷却段喷雾冷却装置的研究提供了理论基础,具有实践指导作用。