Математическая модель охлаждения высокотемпературных металлических заготовок квазистационарным потоком воды с пузырьками воздуха

Sergey Sergeevich Makarov; Konstantin Eduardovich Chekmyshev; Elena Valer'evna Makarova

Authors

S. S. Makarov
K. E. Chekmyshev
E. V. Makarova

Keywords:

mathematical model, cooling, axial-symmetric metal blank, heat transfer parameters, stream of water, bubbles

Abstract

The paper presents the mathematical model of cooling an axial-symmetric metal blank by quasi-stationary water stream with air bubbles. Parametric studies of the cooling process are carried out. The basis of mathematical model is the system of differential equations such as: equation of continuity, equation of momentum, equation of energy for water steam and heat equation for the blank. The model takes into account the time of heat strain relaxation and the heat of internal source for metal blank cooling. The equation of two-dimensional non-stationary task of thermal conductivity is solved by double-sweep method with the boundary conditions of the third kind. Temperature fields are determined for the blank made of steel 30HGSA. The influence of changing the volume gas content within the flow j = 0-0,1 on cooling water temperature is shown. Moreover, the possibility is shown for applying the obtained procedure to preliminary estimation of blanks thermal condition within the flow of cooling medium in the presence of small gas content.

References

Макаров С. С. Исследование начальной стадии теплообмена при спрейерном охлаждении металлических изделий // Химическая физика и мезоскопия. - 2010. - № 3(12). - С. 325-332.

Макаров С. С., Дементьев В. Б., Макарова Е. В. Математическое моделирование движения пузырька в потоке жидкости около нагретой поверхности металла // Химическая физика и мезоскопия. - 2009. - № 3(11). - С. 289-296.

Макаров С. С. Моделирование тепло- и массобмена в пузырьке, находящемся в жидкости, при спрейерном охлаждении высокотемпературного металла // Вестник Удм. ун-та. Математика. Механика. Компьютерные науки. - 2010. - № 4. - С. 96-100.

Макаров С. С. Исследование начальной стадии теплообмена при спрейерном охлаждении металлических изделий.

Макаров С. С., Дементьев В. Б., Макарова Е. В. Математическое моделирование движения пузырька в потоке жидкости около нагретой поверхности металла.

Макаров С. С. Моделирование тепло- и массобмена в пузырьке, находящемся в жидкости, при спрейерном охлаждении высокотемпературного металла.

Макаров С. С., Храмов С. Н. Математическое моделирование водо-воздушного охлаждения металлических заготовок в процессе термообработки // Вестник ИжГТУ. - 2011. - № 2. - С. 47-51.

Математическое моделирование охлаждения при закалке осесимметричных металлических заготовок // С. С. Макаров, К. Э. Чекмышев, С. Н. Храмов, Е. В. Макарова // Вестник ИжГТУ. - 2014. - № 3(63). - С. 38-43.

Липанов А. М., Макаров С. С. Численное решение задачи охлаждения полых металлических заготовок цилиндрической формы продольными потоками воды // Химическая физика и мезоскопия. - 2014. - № 4(16). - С. 524-529.

Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения / под ред. И. Т. Аладьева. - М. : Мир, 1972. - 440 с.

Нигматулин Р. Н. Динамика многофазных сред : в 2 ч. - М. : Наука, 1987. - Ч. 1. - 464 с.

Ван Вейнгарден Л. Одномерные течения жидкостей с пузырьками газа / под общ. ред. В. В. Гогосова и В. Н. Николаевского // Реология суспензий : пер. с англ. - М. : Мир, 1975. - С. 68-103.

Нигматулин Р. Н. Указ. соч.

Там же.

Липанов А. М., Макаров С. С. Указ. соч.

Макаров С. С., Чекмышев К. Э., Макарова Е. В. Математическая модель охлаждения цилиндрической заготовки одномерным нестационарным потоком воды // Научно-технические ведомости СПб ГПУ. - 2014. - № 4(207). - С. 196-202.

Уоллис Г. Уаз. соч.

Там же.

Липанов А. М., Макаров С. С. Указ. соч.

Вукалович М. П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М. : Машиностроение, 1967. - 160 с.

Стали и сплавы. Марочник / под ред. В. Г. Сорокина, М. А. Гервасьева. М. : Интермет Инжиниринг, 2001. - 608 с.