利用FlowSimulation分析真空高压气淬炉的气流运动

　　CFD(计算流体力学)软件是CAE软件中的一个重要分支。长期以来因其复杂性而未获得很好的推广，尤其在广大一线机械工程师队伍中推广使用范围还不大。当然其中还有一些其它关键因素，使得CFD软件(或者说CAE软件中的CFD功能)未能很好的服务于工业设计。例如，当下几乎所有的专业CFD软件都对中文支持不好，长期没有中文版，对于一些英语功底不好的优秀工程师来说是一项巨大的学习障碍。其次，很多专业软件功能强大，但操作很不人性化，不利于工程应用。 以目前国内主流的ANSYS(其中包含FLUENT)为例，软件操作不人性化，不符合时代的发展;数据库不完善，这也大大增加了一线工程应用中的成本。

　　Flow Simulation是世界知名三维设计软件SolidWorks中的流体分析插件，可以与SolidWorks进行数据上的无缝链接。SolidWorks FlowSimulation流体仿真软件去除了一般计算流体力学软件的复杂性，功能自然不及专业CFD软件，但可以让工程师快捷地仿真对设计至关重要的流体流动、传热和流体作用力，模拟真实条件下的流体流动，运行“假设条件”的情况，并快速分析浸润零部件或周围零部件上的流体流动、传热和相关作用力的影响[1]，解决实际问题，提高工作效率。

　　1模拟对象与边界条件

　　利用SolidWorks FlowSimulation分析VQG- 446真空高压气淬炉中的氮气流动情况，另一方面也探究了Flow Simulation在实际工程应用的可行性，有利于以后的推广及使用。

　　炉内风冷系统主要由风机、换热器及风管等组件构成。其中炉内共有12根风管，每根风管有六个喷嘴。工作时由风机吹出的气体经风管进入均温区对工件进行淬火，随后通过换热器将气体冷却，反复如此，使炉内气体不断循环，对工件进行急冷，达到淬火的目的。还可根据工件热处理的工艺要求对冷速作以调节，以适应不同的工况。

　　本次模拟的研究对象为炉内气流瞬态的运动状况。根据其流动传热的特点，对模型做以适当的简化，忽略瞬态气体热交换对气流的影响。

　　模拟工况[2]及边界条件尽量选取真实情况的数值进行模拟。

　　模拟工况及边界条件如下：

　　(1)淬火工件在400mm×400mm×600mm的均温区内，淬火气体为氮气，工作压力为0.5MPa。

　　(2)初始温度为50℃，均温区为1200℃。

　　(3)进口边界条件：6000m³/h(1.667m³/s)

　　风机的鼓风量可以按如下公式进行计算：

　　由风量计算公式[3]：

　　其中Q———流量(m³/h)