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《水火弯板数值模拟中热源模型参数研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第46卷第3期大连理工大学学报Vol.469No.32006年5月JournalofdalianuniversityoftechnologyMay2006船舶~土木工程文章编号:1000-60(200603-0367-05水火弯板数值模拟中热源模型参数研究汪骥9刘玉君9纪卓尚9邓燕萍(大连理工大学船舶工程学院9辽宁大连116024摘要:水火弯板热源热流密度模型的选取和定义9是水火弯板数值模拟中一个关键问题.采用高斯分布热流密度模型对水火弯板中的气体火焰热源展开了研究9利用实验和数值模拟相结合的方法9通过在一定范围内调整热流密度模型中的热源半径
2、和热效率7等参数9使数值计算的温度场分布趋近于实验测量的温度场分布9确定了水火弯板热源热流密度模型.在一定丙烯流量范围内9分析了热源半径和热效率的插值偏差对计算结果的影响9结果表明该模型能够满足水火弯板数值计算的精度要求.算例验证了该热源模型在有限元计算中的可靠性.关键词:水火弯板9数值模拟9热源模型9对流中图分类号:U671.3文献标识码:A水火弯板也称为线状加热冷却成形(line坐标轴固定在加热斑点中心9且钢板温度场达到heating或lingheatingforming9即利用钢板局准稳态9那么冲击射流火焰的温度场及流场也是部受高温冷却
3、后产生的局部热弹塑性变形而达到准稳态的9由于冲击射流火焰温度场的求解非常钢板整体的弯曲变形9属于温度场和变形场耦合困难{1]9常采用由实验或经验公式给出的热流密的三维瞬态热弹塑性力学问题.确定水火弯板的度模型9在水火弯板实际研究中最常采用的是高热源模型参数9对于水火弯板过程的数值模拟~数斯分布的热流密度模型{2~3].值结果的分析有着非常重要的意义.雷卡林{4]认为9冲击射流火焰的总热流密度1水火弯板的热源模型g~沿半径的变化规律和高斯分布曲线的形状近似9如图1所示.热源与钢板间的换热是水火弯板温度场的边界条件9常见热源中9气体火焰的冲击对流
4、换热是第三类边界条件9激光热源的辐射换热是第二类边界条件9高频电感的感应加热则属内热源.气体火焰由于具有操作灵活~成本低廉的特点9广泛应用于船厂实际生产过程中9是目前水火弯板中最常用的热源9通常采用氧乙炔焰和氧丙烯焰.图1高斯分布的热流密度模型本文讨论的是氧丙烯热源模型9其方法对氧乙炔焰同样适用.fig.1Gaussdistributionofheatfluxmodel水火弯板实际加热时火焰是移动的9流场是距加热中心任一点的热流密度g~(表示为{5]瞬态流场9然而9如果火焰在钢板表面匀速移动9收稿日期:2005-01-109修回日期:2006
5、-03-26.基金项目:国家63计划资助项目(2001AA421200.作者简介:汪骥(197-9男9博士生9刘玉君(1962-9男9教授9博士生导师.368大连理工大学学报第46卷21(1)供气系统:由氧气瓶~丙烯气瓶~氧气管~g"(1)=g"Oexp-32(1)(1O)丙烯气管~压力表~浮子流量计等组成.从氧气瓶式中:g"为加热斑点中心最大热流密度;1为热源OO和丙烯气瓶出来的气体分别接到各自的浮子流量有效加热半径;1为离加热斑点中心的距离.计,然后接入实验装置的第二部分加热系统,氧气其中g"可以这样来确定,即使得热流密度沿O和丙烯的流量
6、由各自的流量计测量.整个被加热区的积分等于总热输入量g对于移f,(2)加热系统:主要由水火弯板机器人组成.动热源:将钢板的定位坐标和加工参数输入水火弯板机器>231gf=g"(1)dF=g"Oexp-2>2T1d1=人,可由机器人进行自动测量和加工,喷嘴和钢板FO(1O)T的距离保持在一定的高度,并沿加热线以一定的21Og"O(2)3速度匀速加热,保证了加工的稳定性.所以(3)测量系统:主要测量钢板表面的温度分3g"O=2gf(3)布和室温.实验采用Raytek公司的激光测温仪T1O测量钢板温度,测温量程2OO~18OO;室温由而总热输入量g
7、是气体燃烧产生的热量,f温度计测量.gf=@CH>A>7(4)362.2实验步骤式中@为丙烯流量,A为丙烯燃烧的热值,7为CH36(1)按实验要求布置~安装~调试好实验设热效率,则g"(1)又可表示为备,放置好实验钢板的加工位置,在钢板上划出加23A71g"(1)=2@CHexp-3(5)136((1O))热线和测温点的位置,测量记录钢板的长~宽和厚OT由式(5)可知,在给定丙烯流量@的情况下,g"度及加热线长~室温,并将钢板的加工参数输入到CH36取决于热效率7和热源半径1影响7和1的因水火弯板机器人.O.O素很多,比如@CH~氧气和丙烯流
8、量比~喷嘴直(2)根据实验方案中的氧气流量和丙烯流量36径~喷嘴高度~火焰移动速度~钢板厚度和热物理调整氧气和丙烯的流量,并调整喷嘴的高度使火特性等.在实际水火弯板
