第42卷第9期 Vol. 42No.9
假压木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
非晶带材成形用冷却铜辊内流道传热数值模拟
宋言明，孟凡勇，董明利，祝连庆
（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京100192）
2017年9月 Sep.2017
摘要：非晶带材成形采用急速冷却方法，其中冷却铜辑内流道设计是非晶带材成形装备研究中的关键间题。根据带材成形的冷却工艺要求，提出了冷却铜辑内流道设计准则。在此基础上，设计出4种典型的冷却铜辑内流道结构。采用流-固耦合传热方法对所设计的4种不同的冷却铜辑内流道流场进行数值模拟分析，得到了不同流道结构所对应的压力场、温度场随进水流量的变化规律。为了评价内流道的换热能力，提出了内流道综合换热系数作为量化换热能力的指标。分析表明：散射助形流道进出口压降较小，且其换热能力优于其他3种结构，适用于冷却铜辑内流道结构，
关键词：非晶带材；冷却铜辑；内流道；数值模拟；温度场；压力场 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 09, 031
中图分类号：TF33
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）09-0168-06
Numerical simulationonheattransferinnerrunnerofcoolingcopper
roller used in amorphous ribbon forming Song Yanming, Meng Fanyong, Dong Mingli, Zhu Lianqing
( School of Instument Science and Opto Electronics Engineering, Beijing Information Science & Technology University ,
Beijing 100192, China)
Abstract : The amorphous ribbon is prepared by rapid coling method. The design of rumner in cooling copper roller is the key issue in a-morphous ribbon forming process. According to ribbon forming requirement, a design criterion was proposed for cooling copper runner de sign. Based on the criterions, four typical cooling copper roller runners were proposed. Then, their inner-runner flow fields were simulated by fluid-solid coupled method, and the change regulations of the pressure field and the temperature field of different flow channel structure changing with the flow rate were obtained. In onder to evaluate the heat transfer ability of diferent rumner structures, a comprehensive heat transfer coefficient was put forward as the index. The simulation results show that the pressure drop of the inlet and outlet of the scattered rib-shaped channel is small, and its heat transfer capacity is beter than that of the other three structures. Thus, it is suitable for the cool-ing copper roller.
Key words : amorphous ribbon; cooling copper roller ; inner runner; numerical simulation; temperature field; pressure field
非晶合金采用急速冷却方法将熔化的合金快速凝固成形。非晶带材工业化生产设备中，冷却铜辑是非晶制带过程中的关键部件，其冷却效果直接影响非晶晶粒结构及磁性能的变化[2-3]。冷却铜辑通过内部循环的冷却水将热量交换并带走，在运转过程中由于冷却铜辑具有较高的转速，其内部流道结构极大地制约了冷却水的流动性和换热能力。冷
收稿日期：20170714；修订日期：20170818 基金项目：教育部创新团队发展计划（IRT-16R07）
作者简介：宋言明（1981-），男，博士，讲师 E-mail: sym0823@ 163. com
通讯作者：祝连庆（1963-），男，博士，教授万方缴掘ail；zhulianqing@ sina.cxm
却铜辊内部流道的形式和结构是直接影响带材质量的关键因素。
目前，在其他工业领域中利用辊轴及内部冷却水换热的案例较多，例如：薄膜生成过程中的流延
铝带双辑冷却(4]及纸张生产过程中的干燥等。辊、
理论分析方面，毕激茂等[5]分析验证了CFX软件在流道的流固耦合换热分析可靠性；赖晨光等“利用 CFD软件对离心压缩机的三维流场进行了数值模拟分析，并对离心压缩机性能进行了分析。张伟社等[]应用CFD对其进气口、旋流管组气流阻力进行单相（空气）数值仿真分析，根据分析结果对其栅格与圆孔形进气口、旋流管与旋流管组结构参数提出了改进方案。汪建新等[8]采用Fluent软件模拟了炉底辑内部冷却水在不同水流速度和不同初始温度