鎂合金保護(hù)氣體流場(chǎng)模擬與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、鎂及鎂合金以其低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度等優(yōu)異的性能被廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。由于鎂合金易于氧化燃燒，使得鎂合金氣體保護(hù)技術(shù)成為鎂合金應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一?？v觀鎂合金保護(hù)氣體的研究現(xiàn)狀，大部分集中在保護(hù)機(jī)理方面，而關(guān)于保護(hù)氣體在鎂合金熔爐內(nèi)的流場(chǎng)特性及在此基礎(chǔ)上的裝置研究還很不成熟。本文研究了鎂合金熔爐內(nèi)保護(hù)氣體的流場(chǎng)特性，并針對(duì)熔煉工藝設(shè)計(jì)了保護(hù)氣體的控制系統(tǒng)，研究?jī)?nèi)容具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 論文分析了保護(hù)

2、氣體在鎂合金熔爐內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，建立了鎂合金熔爐內(nèi)保護(hù)氣體湍流流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用FLUENT流體計(jì)算軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬。使用有限容積法對(duì)控制方程進(jìn)行離散，然后用SIMPLE算法求解，進(jìn)而分析了工藝參數(shù)（入口速度、入口濃度）和工況（鎂液溫度、鎂液高度）對(duì)保護(hù)氣體流場(chǎng)的影響。使用TECPLOT軟件將數(shù)值模擬得到的計(jì)算結(jié)果用圖像表述出來(lái)，從而更為直觀地表現(xiàn)出保護(hù)氣體在熔爐內(nèi)的流場(chǎng)及分布狀況，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的可視化。模擬結(jié)果表明：保護(hù)氣體的入口流

3、速應(yīng)該控制在一定范圍內(nèi)，若流速太小，保護(hù)氣體受熱浮力作用發(fā)生上浮現(xiàn)象，若流速太大，會(huì)造成保護(hù)氣體在鎂液上方分布不均。調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的入口濃度能夠有效調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的有效成分在鎂液上方的含量。當(dāng)工況發(fā)生變化時(shí)，改變工藝參數(shù)能夠獲得很好的保護(hù)效果。 針對(duì)保護(hù)氣體在鎂液上方分布不均的現(xiàn)象，提出了利用多孔分流器來(lái)優(yōu)化保護(hù)氣體流場(chǎng)。采用理論分析和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析相結(jié)合的方法，得出了多孔分流器各孔口流量分配規(guī)律，為多孔分流器的改進(jìn)打下了基礎(chǔ)。