大型航空构件专用热氢处理炉流-热-固耦合仿真分析
作者:乔达,卞祥德,付经伦,丁林超,王同,陆文林 单位:中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室,中国科学院大学航空宇航学院,中国科学院轻型动力创新研究院,中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室,北京机电研究所有限公司 本文刊于: 《金属热处理》 2021年第0期
关键词:
热氢处理炉 仿真分析 氢脆 热应力Keywords:
thermohydrogen treatment furnace,simulation analysis,hydrogen embrittlement,thermal stress
摘要
采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000℃时,炉胆外壁面温度只有200~350℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。
基金项目:
“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2019ZX04017001)