[發(fā)明專利]一種方坯加熱過程溫度分布的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710075208.3
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106874591B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈志成
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶華天南京工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 11327 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳英俊;張寧<國際申請>=<國際公布>=

1.一種方坯加熱過程溫度分布的計算方法，在加熱爐中分布有活動梁，所述活動梁中設(shè)置有水梁，其特征在于，包括以下步驟:

步驟1，選取計算域并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，且所述計算域包含所述水梁；

步驟2，確定邊界條件如下：

方坯上表面采用綜合熱流密度邊界條件：

方坯下表面與水梁接觸處采用第三類邊界條件：

方坯下表面其他位置采用綜合熱流密度邊界條件：

方坯兩側(cè)采用上下爐膛綜合換熱量：q_L＝αq_T+(1-α)q_B，

式中，為熱流密度，W/m²；σ為玻爾茲曼常數(shù)，5.67×10^-8W/(m²·K⁴)；為總括熱吸收率；h為換熱系數(shù)，W/(m²·K)；T_w為水梁內(nèi)水溫，K；T_f為爐溫，K；T_s為方坯表面溫度，K；q_L為方坯側(cè)面換熱量，W；q_T為方坯上表面換熱量，W；q_B為方坯下表面換熱量，W；α為系數(shù)，且0＜α＜1；

步驟3，建立二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程，包括：

假設(shè)爐溫呈分段線性分布，是沿爐長方向分布的函數(shù)；熱交換過程中，忽略方坯氧化鐵皮的影響；加熱過程中方坯在爐內(nèi)勻速運動；

對網(wǎng)格點建立方坯內(nèi)部導(dǎo)熱的二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程，通過下式表示：

式中，ρ表示方坯的密度，單位Kg/m³；Cp表示方坯的比熱，單位J/(kg·℃)；t表示方坯溫度，單位℃；τ表示時間，單位s；λ表示方坯導(dǎo)熱系數(shù)，單位W/(m·℃)；

步驟4，求解方程，輸出方坯溫度分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其特征在于，在所述步驟1中，對所述計算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分時，在活動梁中的水梁與方坯表面接觸處對網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，其他位置成比例疏松網(wǎng)格劃分。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其特征在于，

在所述步驟4中，采用交替隱式差分簡化方程，使所述方程成為對三角矩陣，用追趕法進(jìn)行求解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其特征在于，在所述步驟1之前，還包括：

獲取方坯和加熱爐相關(guān)參數(shù)；

計時器清零并開始計時；

對加熱爐內(nèi)方坯按照軋制順序進(jìn)行排列，并檢索爐內(nèi)方坯號；

若方坯號為空，則結(jié)束計算；

若方坯號不為空，則按照所述步驟1、步驟2、步驟3和步驟4對爐內(nèi)方坯溫度進(jìn)行計算；將計算結(jié)果寫入方坯跟蹤區(qū)，繼續(xù)檢索爐內(nèi)方坯號。