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考虑流场分布差异影响模温分析方法研究 目录 TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：考虑流场分布差异影响模温分析方法研究 1 公式1 4 公式2 4 公式3 4 公式4 4 文2：叶片模温智能控制研究进展 9 1 研究背景 9 2 智能温度控制研究现状 10 3 展望 12 参考文摘引言： 12 原创性声明（模板） 13 文章致谢（模板） 13 正文 考虑流场分布差异影响模温分析方法研究 文1：考虑流场分布差异影响模温分析方法研究 大量使用热成形件是实现车身轻量化设计的重要途径之一.超高强度钢板具有较高的比强度，在增加车身强度的同时能有效减轻质量.在热成形过程中板料加热到920～950℃时完全奥氏体化，具有良好的成形性，成形后在模具中保压淬火完成向马氏体组织的转变，强度大大提高.由于热成形模具的水道结构复杂，零件局部可能由于水道设计不合理导致淬火冷却速率不够，不能形成马氏体，这会导致零件各个部位的材质不同.冷却水道的设计是热成形模具开发中的关键技术，模温仿真分析方法可以用来评估冷却水道的冷却效果，优化水道设计。 近年来，研究者对热冲压成形件起皱、开裂及微观组织等成形质量进行了广泛的研究，研究表明，通过调整冷却水流速、模具导热参数，更改局部淬火速率等能够完成对成形件微观组织的控制，实现软硬分区或差异性强化[1，2，3].文献[4，5，6]通过仿真模拟的方法探究了水道结构对保压结束温度的影响，仿真结果表明，冷却水道的结构设计会影响流场分布从而影响传热.文献[7，8，9，10]在研究冲压成形参数对温度分布、起皱、破裂及回弹等影响的过程中，对于冷却水道和模具的换流传热均采用常数值定义，处理方式趋于理想化，而在实际生产中热成形模具内部冷却水道结构复杂，局部流速存在差异，仿真时采用平均传热系数不再合适。 仿真分析能否获得和生产实际一致性较好的结果主要取决于仿真边界条件的设置，模具同冷却水之间的对流传热系数作为传热边界条件之一，它的设置至关重要.本文首先将传热系数仿真值和理论计算结果进行对比，证明采用基于Fluent流场分析求解的传热系数来定义冷却水同模具的对流传热的可行性；其次将基于流场分析求解对流传热系数的模温分析结果同基于传热系数平均值的分析结果及热冲压实际生产线上的冷却效果进行对比验证，对比结果表明，采用考虑流场影响的模温分析方法能够提高仿真精度，对于指导模具冷却水道设计、缩短模具开发周期具有重大意义。 1、考虑实际流场的热成形模温分析方法 考虑实际流场影响的热成形模温分析方法关键在于通过流体仿真分析及数据处理获取如图1所示的A～D等节点处的对流传热系数，用于定义模温分析过程中模具同冷却水的对流传热。 图1冷却系统局部水道 分析流程如图2所示.首先，采用Fluent软件对水道模型进行流场分析，在结果中输出水管壁上各节点处的对流传热系数；然后，通过二次开发软件进行数据处理，将计算的对流传热系数文件转换为LS-DYNA可识别的关键字数据格式文件，用于定义模具和冷却水在管壁处的对流传热；最后，在LS-DYNA中完成冲压成形和保压淬火的仿真计算，获得热冲压模具及板料的温度场数据。 上述分析方法发挥了Fluent软件在流体分析方面的优势，同时利用LS-DYNA软件在成形仿真和模温分析方面的长处。 图2考虑实际流场的热成形模温分析流程图 2、对流传热系数理论与仿真对比 仿真分析 实际冲压过程中板料在模具中的保压时间短，冷却系统出入口温差较低，一般为6～7℃，水的黏度、热导率等受温度影响的参数在低温差条件下随温度变化并不明显，文中主要考虑复杂水道结构所导致的流速差异对水道表面对流传热系数的影响.基于Fluent求解的对流传热系数可通过对比简单水管模型表面传热系数的理论计算值进行准确性验证，水管模型长300mm，直径8mm，入口流速3m，水温10℃，出口压力0MPa(Fluent中压力值均为表压），10℃时水的相关参数见表1.基于Fluent流速分析计算出的测试模型表面各处的对流传热系数分布云图如图3所示。 表110℃时水的热物理性质 图3对流传热系数分布云图 图4为10℃条件下水管模型表面某一边线上沿轴线方向的对流传热系数分布，由图4可知，该模型表面对流传热系数主要介于9880～10036W/(m2·K) 图4剖面线上对流传热系数分布 对流传热系数准确性验证 对流传热系数理论计算公式如下： 公式1 式中：h为对流传热系数，W/（m2·K）；λ为流体热导率，W/（m·K);Nu为努赛尔数，无量纲数；d为水管直径，mm 当Re≥104时，水管内流体流动处于强紊流状态.对于管槽内紊流强迫对流传热，目前工程上广泛采用的试验关联式为迪图斯-贝尔特（D