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申请/专利权人：北京科技大学

摘要：本发明公开了一种全尺寸烧结炉全流程烧结过程的模拟方法，包括：建立氢气热流模型，建立流体区域的几何模型，并设置氢气的材料属性，以及流体区域的边界条件；建立烧结炉热传导模型，定义关键部件的材料属性、组装部件、设置分析类型和边界条件、处理热辐射，对流和热传导传热、进行网格划分、提交计算和后处理；建立烧结坯热机耦合模型，将烧结炉热传导模型中的部件和属性拷贝到热机耦合模型，设置烧结坯的材料属性和相互作用属性，模拟烧结坯的演变过程。经过计算和后处理，得到烧结坯的形变，温度场、应力场和应变场。本发明的优点是：全面模拟烧结过程中的气体流动、温度分布和热变形等关键参数，为烧结工艺的优化和控制提供了重要参考。

主权项：1.一种全尺寸烧结炉全流程烧结过程的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：设置绝对零度和玻尔兹曼常数，建立全尺寸烧结炉的所有部件，形成全尺寸烧结炉模型；建立氢气热流模型，包括以下步骤：1.1使用CAD软件建立流体区域的几何模型，然后通过布尔运算获取最终的流体区域部件；1.2设置氢气的材料属性，包括热导率、密度、热膨胀系数、比热和粘度参数；1.3将氢气设置为各向均匀的流体；1.4将流体区域部件组装到整个全尺寸烧结炉模型中，建立全尺寸烧结炉模型中的氢气热流模型；1.5根据加热时间设置载荷步长，同时设置收敛条件；1.6添加流体的初始状态，包括初始流速、初始密度和初始温度；同时添加重力加速度、气体入口流入速度、出口压力和流体界面温度的边界条件；1.7对氢气热流模型进行网格划分，并选择合适的CFD单元类型；1.8提交任务到CFD软件进行计算，并在计算完成后分析结果，包括分析氢气在烧结炉内的流动情况、温度分布以及对烧结过程的影响；建立烧结炉热传导模型，包括以下步骤：2.1定义烧结炉关键部件的材料属性，包括烧结坯、耐火砖、钢、石棉、气体关键部件的材料属性，并设置截面属性，包括实体和各向均匀，并将材料属性赋予各个部件，材料属性参数包括：热导率、密度和比热；2.2将2.1定义的烧结炉关键部件组装到全尺寸烧结炉模型中，建立全尺寸烧结炉模型中的烧结炉热传导模型；2.3设置热传导分析类型为瞬态；同时设置适当的载荷步长；2.4设置不同部件之间的热接触属性；同时设置不同材料的辐射灰度系数；2.5定义参与辐射的表面及其材料灰度系数，并通过修改关键字确保辐射腔的正确设置；2.6设置输入功率和对流换热边界条件；2.7对烧结炉热传导模型进行网格划分，并选择适当的网格类型；2.8将设置好的烧结炉热传导模型提交到求解器中进行计算；2.9在求解完成后，进行后处理操作，提取烧结坯所有节点的温度，并将温度数据输出到Excel文件中；建立烧结坯热机耦合模型，包括以下步骤：3.1设置物理常数，包括绝对零度和玻尔兹曼常数；3.2将烧结炉热传导模型中烧结坯的部件和截面属性拷贝到热机耦合模型中；3.3输入烧结坯热机耦合模型中烧结坯的材料属性，包括参数：热导率、比热、密度、弹性、塑性和热膨胀；3.4将烧结坯和底板部件组装到热机耦合模型中；3.5根据烧结坯的热机耦合过程，设置分析载荷步；3.6设置烧结坯与底板之间的接触和相互作用属性；3.7通过编辑INP文件，将所有节点设置为单点集合set，并将单个节点温度设置为amplitude，然后添加温度载荷；3.8设置烧结坯热机耦合模型的网格类型；3.9将设置好的烧结坯热机耦合模型提交到求解器中进行计算，并在求解完成后进行后处理，以获取烧结坯的温度场、形变、应力场和应变场；3.10在后处理过程中，对比监测烧结坯的实际温度和计算得到的温度结果，同时对比实际收缩率和模拟收缩率。

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百度查询： 北京科技大学 一种全尺寸烧结炉全流程烧结过程的模拟方法