U形内冷却器流场温度场及蠕变数值模拟

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高效节能过程装备的研究开发是当今工程节能的重要手段。结晶器是高效连铸机核心设备之一,随着高效连铸技术的不断发展,结晶器技术也在日益更新和完善。本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方式,对结晶器内置U形内冷却器的可行性进行了研究。在以下几个方面开展了研究工作: 1.运用有限元软件ANSYS/Thermal对U形内冷却器强制对流换热状态下的热态进行数值模拟,得到内冷却器的温度分布状况,在此基础上再运用ANSYS/Structure对U形内冷却器进行热-力耦合数值模拟,得到热应力、热变形的分布状况,找到内冷却器的工作中的薄弱环节,评估U形内冷却器的强度和刚度。 2.运用有限元分析软件ANSYS/FLOTRAN对U形内冷却器在不同入口速度状态下的流场进行数值模拟,得到U形内冷却器的速度场和温度场的分布状况,进而确定最优冷却效果的入口速度。 3.系统地阐述了金属的蠕变理论,综合各种相关理论和方法分析模型的本构关系。收集国内外高温材料的蠕变试验数据,在应力应变结果分析的基础上运用ANSYS/Creep中常用的蠕变模型,对金属材料高温蠕变过程进行数值模拟,得到应力和变形的分布状况,为正确预测高温工作状态下U形内冷却器的使用寿命提供理论依据。
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