熱等靜壓機(jī)爐內(nèi)流動(dòng)傳熱分析

吳小平，張言平，何 曉，楊 槐

（四川航空工業(yè)川西機(jī)器有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000）

熱等靜壓機(jī)爐內(nèi)流動(dòng)傳熱分析

吳小平，張言平，何 曉，楊 槐

（四川航空工業(yè)川西機(jī)器有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000）

本文通過(guò)數(shù)值研究的方法，對(duì)熱等靜壓機(jī)內(nèi)的流動(dòng)與換熱情況進(jìn)行了模擬。通過(guò)對(duì)爐內(nèi)復(fù)雜幾何條件下的建模，采用變物性參數(shù)的方法，獲得了爐內(nèi)的溫度分布和流動(dòng)特征。并對(duì)爐內(nèi)快速冷卻過(guò)程的監(jiān)控點(diǎn)的變化進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明，仿真分析三維模型基本符合需求，網(wǎng)格設(shè)計(jì)滿足仿真分析要求；快冷原理得到初步驗(yàn)證，混合裝置結(jié)構(gòu)、原理得到驗(yàn)證，可以進(jìn)行均勻快速冷卻的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)物驗(yàn)證。

熱等靜壓機(jī)；URC;star-ccm+;數(shù)值仿真

熱等靜壓技術(shù)（HIP）是將鑄件放置到密閉的容器中向鑄件施加各向同等壓力（最高200MPa）、同等高溫（最高2000℃），使鑄件進(jìn)行燒結(jié)和致密化。通過(guò)高溫高壓處理使鑄件內(nèi)部結(jié)晶細(xì)化，彌合微小的孔隙，并增加強(qiáng)度和韌性，改善材料力學(xué)性能[1]。

目前，粉末冶金高溫合金主要用于高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤、壓氣機(jī)盤、鼓筒軸、環(huán)形件等熱端轉(zhuǎn)動(dòng)部件。HIP工藝在生產(chǎn)高溫合金方面有工藝流程短、金屬利用率高、成本低、接近終成形、可以制造復(fù)雜形狀部件等優(yōu)點(diǎn)[2]。HIP工藝參數(shù)主要包括升溫速度、溫度、壓力、保溫保壓時(shí)間、降溫速度等。

為了降低熱等靜壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，AVURE公司由于采用了新的熱等靜壓系統(tǒng)技術(shù)和可靠的熱等靜壓設(shè)備，在過(guò)去的15年內(nèi)使熱等靜壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低了65%。主要采用了兩個(gè)技術(shù)措施：一是引進(jìn)了先進(jìn)的均勻的快速冷卻（URC）系統(tǒng)，使生產(chǎn)周期減半；二是通過(guò)調(diào)諧技術(shù)處理和定期檢修，使熱等靜壓系統(tǒng)的可靠性從80%提高到95%。URC是降低HIP產(chǎn)品成本的主要因素[3][4]。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)研究熱等靜壓機(jī)冷卻速度對(duì)鎳基鑄造高溫合金的組織和性能的影響，發(fā)現(xiàn)γ′相的尺寸和形態(tài)受HIP冷卻速度的控制。

目前，針對(duì)熱等靜壓機(jī)爐內(nèi)流動(dòng)傳熱分析的報(bào)道幾乎沒有，而URC技術(shù)作為降低HIP產(chǎn)品成本的主要因素值得深入探究，本文以川西公司714型熱等靜壓機(jī)為實(shí)體模型對(duì)爐內(nèi)流動(dòng)傳熱以及快速冷卻過(guò)程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。

1 計(jì)算模型

714型熱等靜壓機(jī)爐的爐體實(shí)際模型如圖1所示。爐體內(nèi)的實(shí)際部件較多，主體為多層結(jié)構(gòu)。里面包含有各個(gè)固體層和Ar流動(dòng)層。進(jìn)行課題分析，需要對(duì)實(shí)際的工作爐體進(jìn)行簡(jiǎn)化，重新建立幾何模型。計(jì)算建模部分難度主要體現(xiàn)在幾何物體的數(shù)量和大尺度與薄壁特征共存。采用CAD軟件包SolidWorks建模，整體模型由多種零件構(gòu)成，先分別建好零件模型，再裝配成整體的模型。在盡量保留原有幾何特征的情況下，對(duì)實(shí)際爐體做以下簡(jiǎn)化：將各種爐體內(nèi)的支撐件省略，把爐體內(nèi)的加熱器簡(jiǎn)化成圓弧加熱板的形式，如圖2所示。

圖1 實(shí)際爐體幾何模型

圖2 簡(jiǎn)化后爐體幾何模型

由于爐體的進(jìn)出氣結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的，因此本計(jì)算采用整體模型的模擬。整個(gè)爐體由外向內(nèi)依次為爐體外殼、氣道隔板、保溫層、輻射隔熱屏和加熱器等層狀構(gòu)成。爐體的中下部物料平臺(tái)，采用真實(shí)布置的通氣孔。平臺(tái)下部為進(jìn)氣腔，進(jìn)氣腔下部是進(jìn)氣口。

如圖3所示。計(jì)算模型尺寸與實(shí)際爐體的幾何尺寸完全相同，所有主要的幾何特征都保留。

圖3 計(jì)算域模型

2 計(jì)算方法

由于等靜壓爐的整體模型的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在模型的最大尺寸和最小尺寸差距太大。網(wǎng)格劃分采用六面體多塊的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，即在每個(gè)塊內(nèi)和整體上都是采用結(jié)構(gòu)化的六面體網(wǎng)格，這種網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)格的整體質(zhì)量較高，并且較為容易控制網(wǎng)格的分布和數(shù)量。但是這種建模的難度主要在于既需克服復(fù)雜形狀模塊的分割，又要保證網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化的一致性，同時(shí)由于要顧及模型內(nèi)部眾多結(jié)構(gòu)特征，網(wǎng)格塊劃分工作量巨大，網(wǎng)格生成時(shí)塊的調(diào)整和各塊的分布投影工作量也巨大。尤其是下半部通氣管道網(wǎng)格的生成難度較大。經(jīng)過(guò)努力，較為圓滿地解決分塊問(wèn)題以及結(jié)構(gòu)塊的調(diào)整，完成了設(shè)計(jì)的塊分布，如圖4所示。該環(huán)節(jié)是本課題中人工工作量最大的一環(huán)。

完成塊的劃分后，在ICEMCFD的HEXA模塊中即可直接通過(guò)設(shè)定各個(gè)塊的網(wǎng)格參數(shù)生成網(wǎng)格。在網(wǎng)格設(shè)計(jì)中，由于本課題研究的重點(diǎn)區(qū)域是Ar氣的流動(dòng)區(qū)域，其通道為上下回轉(zhuǎn)的薄壁通道，通道最窄處尺寸只有5mm，和模型的整體尺寸1500mm以上相差近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，所以網(wǎng)格尺度的跨度大，因此也必須采用非均勻網(wǎng)格來(lái)控制總網(wǎng)格數(shù)。最終計(jì)算模型的網(wǎng)格數(shù)量為近800萬(wàn)。生成網(wǎng)格后通過(guò)ICEMCFD的Smoother工具對(duì)所生成的網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)生成的網(wǎng)格質(zhì)量檢查中，變形率（變形率的定義為網(wǎng)格外內(nèi)切圓的直徑比，變形率越大網(wǎng)格質(zhì)量越好）在0.8以上的網(wǎng)格在90%以上，所有的網(wǎng)格變形率都在0.3以上（這些質(zhì)量較差的網(wǎng)格主要存在于邊界層附近區(qū)域，主要是長(zhǎng)寬比較大），從而生成質(zhì)量較高的網(wǎng)格，如圖4、5、6所示。在以上網(wǎng)格生成的基礎(chǔ)上，由ICEMCFD生成Star-CCM+可以識(shí)別的網(wǎng)格文件格式，由Star-CCM+直接讀入，進(jìn)行計(jì)算分析。

圖4 ICEMCFD中網(wǎng)格塊的劃分結(jié)構(gòu)

圖5 ICEMCFD中生成的整體網(wǎng)格

圖6 ICEMCFD中底部工作臺(tái)流動(dòng)區(qū)域網(wǎng)格

熱等靜壓機(jī)是一個(gè)封閉的圓柱腔體，其加熱過(guò)程屬于封閉腔內(nèi)自然對(duì)流換熱問(wèn)題。國(guó)外De Vahl Davis G[5]最早發(fā)表了封閉方腔自然對(duì)流換熱問(wèn)題的基準(zhǔn)解。Keyhani[6]等用實(shí)驗(yàn)方法研究了大高寬比空腔內(nèi)離散熱源的自然對(duì)流傳熱，揭示了大高寬比空腔內(nèi)二次流及三次流的存在，同時(shí)發(fā)現(xiàn)離散熱源的傳熱效果較之大平壁加熱為好，但其研究未涉及空腔幾何因素的影響。Barakos[7]等采用有限容積方法模擬了更大瑞利數(shù)范圍內(nèi)的自然對(duì)流情況。

在本課題研究中，將快冷通道看做套管式環(huán)隙對(duì)流傳熱時(shí)，發(fā)現(xiàn)套管直徑比不滿足適用范圍條件，所以該換熱過(guò)程應(yīng)該屬于帶有狹縫空腔（豎直窄環(huán)隙通道）中的對(duì)流換熱和輻射換熱，以及流體固體之間的熱傳導(dǎo)。窄通道內(nèi)一般流體溫差較大，流體動(dòng)力粘度對(duì)流動(dòng)型式影響大，通常意義上的層流、湍流、邊界層在窄通道問(wèn)題上已不明顯。基于上述原因，目前關(guān)于豎直窄環(huán)隙通道內(nèi)的強(qiáng)迫對(duì)流換熱理論支持較少。同時(shí)由于計(jì)算模型本身非常復(fù)雜，根據(jù)目前所獲取的資料來(lái)看尚未有較為理想的湍流模型。日本的研究也采用此模型。為了便于對(duì)照研究，本計(jì)算依舊采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε模型。

計(jì)算為帶有輻射和自然對(duì)流的氣固耦合計(jì)算，輻射模型采用Star-CCM+軟件包的自帶模型，輻射換熱區(qū)域?yàn)闅鍤饬鲃?dòng)的整個(gè)完整的封閉流動(dòng)區(qū)域作為輻射換熱區(qū)域，其內(nèi)法向面為輻射換熱面。換熱面全作為不透明的灰體來(lái)處理，面只吸收和反射能量。計(jì)算輻射熱流時(shí)把整個(gè)換熱區(qū)域面Star-CCM+自動(dòng)將其劃分成許多個(gè)微小輻射單元，不同單元之間相互吸收和反射能量。其中角系數(shù)由其自創(chuàng)的粒子跟蹤法（一種類似于蒙特卡羅法的算法）算得，每個(gè)輻射發(fā)射單元的發(fā)射粒子數(shù)越多，其結(jié)果越精確。在平衡精度與速度的基礎(chǔ)上，每個(gè)發(fā)射單元采用Star-CCM+推薦的1600個(gè)發(fā)射粒子。

本計(jì)算中的輻射傳熱是和對(duì)流換熱耦合計(jì)算的，對(duì)于這種復(fù)合傳熱，對(duì)流熱流和溫度之間采用牛頓冷卻公式計(jì)算，其關(guān)系近似地取為與溫度的一次方之差成正比，而輻射熱流與溫度的四次方有關(guān)，程序中采用的是數(shù)值迭代的方式來(lái)求解輻射和對(duì)流的能量平衡方程，獲得最終的表面溫度和表面熱流。

實(shí)際上牛頓冷卻公式中的固體截面溫度、流體截面溫度均為定值或平均值，然而快冷過(guò)程中各通道、通道各位置的溫差較大，同時(shí)對(duì)流傳熱系α更是關(guān)于流體的密度、動(dòng)力粘度、定壓比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、固定特征尺寸、體積膨脹系數(shù)等各因數(shù)的函數(shù)，對(duì)于不同的的流動(dòng)型式有不同的經(jīng)驗(yàn)公式，各經(jīng)驗(yàn)公式均有其各自適用條件范圍，當(dāng)任何一個(gè)條件不滿足時(shí)，均需相應(yīng)的修正系數(shù)，熱等靜壓快冷模型并不完全適用于這些模型；另外熱等靜壓裝置的熱量最終是被冷卻水帶走，冷卻水在內(nèi)外套之間的矩形螺旋槽內(nèi)流動(dòng)，矩形螺旋槽內(nèi)流體對(duì)流換熱無(wú)直接計(jì)算公式，螺旋槽可以簡(jiǎn)化為曲率半徑不變恒扭矩的彎管，由于扭矩對(duì)換熱系數(shù)的影響較小[8]，模型簡(jiǎn)化為矩形截面彎管內(nèi)的對(duì)流換熱。綜合上述因素，模擬仿真計(jì)算存在一定誤差。

本課題計(jì)算研究爐體在加熱達(dá)到的物料在不同的氬氣出流摻混速率過(guò)程中爐膛內(nèi)的溫度分布，以及爐體各個(gè)夾層的溫度分布和熱應(yīng)力分布。

整個(gè)計(jì)算模型的進(jìn)出風(fēng)口條件如圖7所示。

圖7 邊界條件示意圖

由于計(jì)算的進(jìn)口條件為未知，需根據(jù)冷卻速率來(lái)試算，所以全部計(jì)算均采用入口速度作為進(jìn)口條件來(lái)試算。由于計(jì)算的流量，最容易獲得多進(jìn)出口類型流動(dòng)的收斂解。壓力值取為腔內(nèi)的大氣壓（150MPa）。計(jì)算中流體域與固體域耦合壁面，這種耦合壁面上的熱阻設(shè)為零。壁面均為無(wú)滑移表面。

本計(jì)算域中含有4種物質(zhì)，分別為氬氣、鉬、25Cr2Mo1VA、硅酸鋁纖維。其相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 計(jì)算域中4種物質(zhì)參數(shù)表

計(jì)算中的壓力修正方法為PISO算法，雖然在計(jì)算中采用的是PISO算法，其對(duì)SIMPLE算法迭代收斂速度較慢的局限性有所改進(jìn)，但由于控制方程組強(qiáng)烈的非線性和相互耦合及本文所研究對(duì)象本身的復(fù)雜性，求解過(guò)程中仍有必要采用欠松馳的方法，以確保數(shù)值求解的穩(wěn)定性，從而避免發(fā)散并促進(jìn)收斂。

3 結(jié)果與分析

一般地，熱等靜壓裝置的基本熱工過(guò)程包括加熱過(guò)程、保溫過(guò)程和冷卻過(guò)程（快速冷卻或者自然冷卻）。本文主要分析快速冷卻過(guò)程階段爐內(nèi)的流動(dòng)與溫度分布與變化情況。

快冷過(guò)程的初始場(chǎng)由保溫過(guò)程決定，根據(jù)熱等靜壓機(jī)保溫過(guò)程實(shí)際的溫度分布，假設(shè)初始溫度為1250℃，發(fā)熱體、保溫材料各點(diǎn)溫度相對(duì)合理的條件下，仿真得到初始溫度、壓力、流體場(chǎng)。經(jīng)過(guò)努力得到基本可以試分析的初始場(chǎng)。

由圖8流場(chǎng)圖可以看出隔熱屏內(nèi)的內(nèi)循環(huán)以及通道隔熱屏和快冷通道的外循環(huán)均能正常流動(dòng)。在夾壁狹縫處流體速度有所增加，符合實(shí)際現(xiàn)象。

在頂部通道，如圖9所示，在圓弧加熱板附近，氬氣溫度升高，流動(dòng)紊亂出現(xiàn)渦流，換熱強(qiáng)烈，有利于爐內(nèi)溫度迅速升高；隔熱屏和快冷通道夾壁之間尺寸很小，混合對(duì)流換熱加強(qiáng)，浮升力很大，熱氬氣快速沿壁面上升進(jìn)入頂部通道，并且與受水冷通道降溫的氬氣之間形成渦流，冷卻速率加快。

圖8 混合裝置驅(qū)動(dòng)的流場(chǎng)圖

圖9 隔熱屏頂部通道流場(chǎng)圖

由圖10可以看出，一部分熱氬氣通過(guò)隔熱屏冷卻通道上的開孔進(jìn)入隔熱屏通道，與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)冷卻的氬氣也從此開孔進(jìn)入爐內(nèi)，并且沿著壁面方向流動(dòng)，符合對(duì)流換熱特征。

圖10 隔熱屏通道流場(chǎng)圖

如圖11初始溫度場(chǎng)可知，熱區(qū)溫度：上區(qū)約1306℃、中區(qū)約1231℃、下區(qū)約1155℃；循環(huán)通道：頂部約1312℃、上區(qū)約1301℃、中區(qū)約1266℃、下部約1237℃；隔熱屏通道：上部約285℃、中部約243℃、下部約273℃；快冷通道：上部約259℃、中部約281℃、下部約218℃；工作缸壁近：頂部約217℃、上部約164℃、中部約148℃、底部約130℃；冷卻通道：中外部約183℃、中外部約180℃；摻混區(qū)通道：中部約 209℃、中部約211℃、冷氣部約211℃；混合區(qū)通道：混合區(qū)807℃、混合區(qū)℃853℃、混合區(qū)830℃。這些參數(shù)雖然與實(shí)際情況有些差距，如保溫后熱區(qū)不會(huì)相差151℃，說(shuō)明初始溫度場(chǎng)仍然有相當(dāng)大的差距，但這次的仿真計(jì)算接近實(shí)際。

圖11 初始溫度場(chǎng)

以上述溫度場(chǎng)作為初始條件進(jìn)行瞬態(tài)換熱計(jì)算，快冷過(guò)程在風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)下，循環(huán)加快，如圖12所示混合腔內(nèi)氬氣在風(fēng)扇帶動(dòng)下迅速進(jìn)入爐內(nèi)并上升到較高部位，驅(qū)動(dòng)熱氬氣通過(guò)隔熱屏上開孔處，進(jìn)入到快速冷卻通道，經(jīng)過(guò)冷卻后的氬氣進(jìn)一步被風(fēng)扇快速吸入混合腔。以此循環(huán)，圖13顯示的溫度場(chǎng)圖與流場(chǎng)圖所表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律相符，且爐內(nèi)溫度分布均勻，冷卻效果較好。

通過(guò)布置仿真測(cè)量點(diǎn)，可以量化冷卻過(guò)程爐內(nèi)的參數(shù)變化情況。如圖13所示，熱區(qū)上部布置3個(gè)點(diǎn)，中區(qū)布置3個(gè)點(diǎn)，下區(qū)布置2個(gè)點(diǎn)，在初始溫度場(chǎng)時(shí)，上中下三區(qū)溫差在50℃左右，經(jīng)過(guò)600s的冷卻過(guò)程，整體溫度下降大約600℃，上中下三區(qū)溫差大概在25℃。在冷卻的初始階段，各區(qū)溫度都下降較快，大概40s后各區(qū)溫度下降均勻，可能是由于剛開始計(jì)算時(shí)冷氬氣沒有充分混合熱氬氣，直接進(jìn)入爐內(nèi)導(dǎo)致熱區(qū)溫度驟降。

圖12 快冷流場(chǎng)圖

圖13 快冷到900K溫度場(chǎng)圖

在圖14中我們發(fā)現(xiàn)，位于摻混區(qū)進(jìn)氣處的測(cè)量點(diǎn)，由于初始冷氬氣的進(jìn)入，它的溫度曲線是一個(gè)驟升然后接近水平的狀態(tài)，這也進(jìn)一步說(shuō)明，熱區(qū)溫度前40s左右溫度驟降與冷氬氣的突然進(jìn)入有很大關(guān)系。從其他觀測(cè)點(diǎn)可以看出，循環(huán)通道與熱區(qū)交接，溫度變化與熱區(qū)相似；混合區(qū)混合冷熱氬氣，溫度變化幅度?。豢炖渫ǖ烙捎谂c熱氬氣換熱，溫度呈上升趨勢(shì)。

圖14 熱區(qū)快冷溫度曲線

圖15 混合裝置快冷曲線

從圖16中工作缸壁的溫度變化曲線可以看出，快冷通道的上、中、下三區(qū)由于與熱氬氣換熱，溫度會(huì)逐步上升；而隔熱屏頂部與上蓋形成的工作缸壁頂端通道溫度可達(dá)400K，上蓋要加強(qiáng)熱防護(hù)。

圖16 工作缸壁快冷通道溫度曲線

4 結(jié)論

根據(jù)仿真分析數(shù)據(jù)可以得出，快冷原理模型基本符合需求，得到以下基本結(jié)論：

仿真分析三維模型基本符合需求，網(wǎng)格設(shè)計(jì)滿足仿真分析要求；快冷原理得到初步驗(yàn)證，混合裝置結(jié)構(gòu)、原理得到驗(yàn)證，可以進(jìn)行均勻快速冷卻的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)物驗(yàn)證；增加隔熱屏通流面積后，快冷流量有所增加，是否滿足快冷要求需要詳細(xì)計(jì)算和設(shè)計(jì)；混合裝置冷氬氣通道面積基本可行，可能適當(dāng)增大通流面積，采用三組冷卻閥調(diào)整；快冷開始后冷卻速度過(guò)快，需要通過(guò)冷卻閥調(diào)整冷氬氣流量，實(shí)現(xiàn)壓機(jī)均勻快速冷卻；工作缸壁與隔熱屏之間的快冷通道，最高溫度近900℃，超過(guò)500℃內(nèi)控值；工作缸壁附近快冷通道的頂部，最高溫度近420℃，需要確認(rèn)工作缸壁表面溫度；工作缸冷卻水進(jìn)口溫度設(shè)置20℃，出口溫度超過(guò)45℃的極限，沒有進(jìn)行仿真驗(yàn)證；冷區(qū)溫度達(dá)到了180℃，不滿足快冷基本的邊界條件，電機(jī)和冷氣閥無(wú)法正常工作；在仿真計(jì)算初始溫度場(chǎng)時(shí)，按100kW功率保溫，冷卻水不平衡，熱區(qū)溫度有上升趨勢(shì)，確認(rèn)保溫功能過(guò)大或冷卻水功能不足。

[1]劉 平，曹偉忠.提高我國(guó)高壓超高壓液壓件鑄件質(zhì)量的必備設(shè)備（HIP）熱等靜壓機(jī)[J].液壓氣動(dòng)與密封，2012，（7）.

[2]張義文，劉建濤，賈 建，等.熱等靜壓冷卻速度對(duì)粉末冶金高溫合金組織及性能的影響[J].粉末冶金工業(yè)，2010，（6）.

[3]張義文.熱等靜壓技術(shù)新進(jìn)展[J].粉末冶金工業(yè)，2009，（4）.

[4]呼 和，汪武祥.鎳基鑄造高溫合金熱等靜壓處理的研究[J].材料開發(fā)與應(yīng)用，1996，（6）.

[5]DE VAHL DAVIS G，JONES I P..Natural Convection of Air in a Square Cavity [J].Int J Numerical Methods in Fluids,1983（3）: 249-264.

[6]KEYHANI M,et al.An Experimental Study on Natural Convection in a Vertical Cavity with Discrete Heat Sources[J].ASMEJ.of Heat Transfer,1988,110:616-624

[7]BARAKOS G,MITSOULIS E,ASSIMACOPOULOS D.Natural convection flow in a square cavity revised:laminar and turbulent models with wall function[J].Int J Numerical Methods in Fluids, 1994,18（7）695-719.

[8]邢云緋，仲峰泉，張新宇．矩形橫截面螺旋管湍流流動(dòng)與傳熱特性的數(shù)值研究[J].航空學(xué)報(bào)，2013，34（6）：1269-1276.

Analysis of flow and heat transfer in the furnace of hot isostatic press

WU Xiaoping,ZHANG Yanping,HE Xiao,YANG Huai
（Sichuan Aviation Industry Chuanxi Machinery Co.,Ltd.,Ya′an 625000,Sichuan China）

By use of numerical research method,simulation has been conducted to the flow and heat transfer situation in the hot isostatic press.The temperature distribution and flow characteristics in the furnace have been obtained by means ofmethod of variable physical parameters via modeling under complicated conditions inside the furnace.The changing of the monitoring points during the rapid cooling process in the furnace have been studied.The research results show that the simulation analysisthree-dimensional model accords with the demand while the grid design meets the analysis requirement;the fast cooling principle and mixing device structure with principle have been verified;the detailed design and physical verification of uniform rapid cooling process can be carried out.

Hot isostatic press;URC;Star-ccm+;Numerical simulation

TF124.3

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.06.010

1672-0121（2016）06-0039-05

2016-08-24；

2016-09-28

吳小平（1967-），男，研究員級(jí)高工，長(zhǎng)期從事等靜壓技術(shù)研發(fā)。E-mail：whlovingyou@163.com