淬火槽攪拌器性能模擬及槽底均流設(shè)計

秦明臣，龔奇龍，張永寬

（中航工程集成設(shè)備有限公司，北京 102206）

淬火槽是熱處理淬火用主要設(shè)備。為降低工件淬火畸變和開裂危險，防止油局部過熱，要求槽內(nèi)介質(zhì)達到一定流動速度（一般在0.2～0.5 m/s比較合適），并且要求流過工件表面速度盡量分布均勻[1]。

常規(guī)閉式攪拌淬火槽多采用頂插式螺旋槳攪拌器，并配合均流板來改善槽內(nèi)流動狀況，提高均勻性。熱處理手冊給出了淬火槽設(shè)計方法及常用三葉船用螺旋槳、翼型螺旋槳選型規(guī)范。然而在實際工程中，攪拌器及淬火槽的應(yīng)用效果往往因為各種原因大打折扣，導(dǎo)致工件不合格率增加。由船用螺旋槳理論可知，螺旋槳葉片展弦比、槳葉之間、槳葉與槳轂之間、來流狀態(tài)、尾流及負載等，都對循環(huán)流量產(chǎn)生顯著的影響[2]。因此根據(jù)手冊確定的攪拌器實際出力情況往往由于這些因素的影響而達不到設(shè)計值，還需要進行校核。目前，大量設(shè)計人員采用計算機數(shù)值模擬針對淬火槽流場不均勻現(xiàn)象進行了優(yōu)化研究工作[3-5]，并提出了相對有效的導(dǎo)流板設(shè)計方案。然而，由于攪拌用葉輪幾何模型復(fù)雜，以往的模擬研究工作往往將這部分簡化掉，沒有考慮攪拌對葉輪產(chǎn)生的擾流旋轉(zhuǎn)流動，致使設(shè)計的導(dǎo)流裝置與實際運行效果相比，流場均勻性存在失真現(xiàn)象。

針對上述問題，本文采用動參考系MRF（Moving Reference Frame）模型將動葉輪部分考慮進來，進行了淬火槽全系統(tǒng)的仿真分析，并提出了槽底等壓均流設(shè)計方案。該設(shè)計既能取得較好的流場均勻性，又避免了不同漿液槽需布置不同導(dǎo)流形式的重復(fù)性優(yōu)化工作，為淬火油槽設(shè)計提供了參考?！?br>