D0I:10.13374/j.1ssnl001053x.1998.06.008 第20卷第6期 北京科技大学学报 Vol.20 No.6 1998年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1998 不锈钢传热过程分析及热传导系数的确定 曹 晖)张鹏) 高永生)田晓春 0 王泉礼2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)首都钢铁公司，北京 摘要研究了非等温圆柱体热压时的传热规律，并计算出接触表面热传导系数值.在实验室，测 定非变形压缩下的1C189T不锈钢试样若干点的温度，根据得到的数据分析工件导热特性， 利用有限差分技术，确定热传导系数值， 关键词传热；热传寻系数；有限差分法；1Cr18Ni9Ti不绣钢 分类号T℉556.3 当前，不少人开始对热加工过程中的传热特性进行分析研究.本文从研究压力及热件原 始温度对于金属间热传导的影响规律为出发点，对1C18N9Ti不锈钢的传热特性进行了分 析，并用试错反算法得到了热传导系数值，这一工作对于热加工过程试验方法的发展及温度 场的研究具有实际的意义， 1理论基础 1.1导热微分方程 对于均匀、连续、各向同性的静止固体，在具有内热源（加热、化学反应、形变生成等）时， 可以得到如下导热偏微分方程四： a2T,a2t,a21,910t r+8r+7+k=k航 其中：t为物体的温度，℃；k为材料的导热系数W/(m·℃)；1为导温系数，m2/s5c,为材料的 定压比热，J/kg·℃)p为材料的密度，kg/m3;x为过程进行的时间，sq为温度场的内热源强 度，W/m3;x和y为直角坐标，m. 本文所研究内容，通过条件分析和近似处理，只研究二维温度场非内热源条件下 的情况. 1.2数值模拟计算方法 用有限差分法计算温度场的步骤：分析和简化物理模型；将计算区域分割成单元，根据设 立的坐标对节点进行编号，用1个二维数组叮(NX,NY)存储节点，再用1个二维数组 CL(X+1,NY+I)存储节点的边界条件；选定差分格式、交替隐式逐行求解的差分方程. 2 试验设备和条件 GLEEBLE2000热模拟试验机可以比较准确地模拟各种力学和冶金过程，并使用计算机 1998-03-25收稿 曹辉女，30岁，工程师，硕士第2 0 卷 19 9 8年 第6 期 1 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f Uu i v e r s ity o f Sc i e n e e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g V o l . 2 0 N o . 6 I 沈c . 1 99 8 不锈钢传热过程分析及热传导 系数的确定 曹 晖l) 张 鹏l) 高永生 l) 田 晓春2) 王 泉礼2) l) 北京科技大学材料科学与 工 程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2) 首都钢铁公 司 , 北京 摘要 研 究了非等温 圆柱体热压 时的传 热规律 , 并计算 出接触表面热传导系数值 . 在实验 室 , 澳 定非 变形压缩下的 I cr ls 瓦g iT 不锈钢试样若干点的温度 , 根据得到 的数据分 析工 件导 热特性 , 利用有限差分技术 , 确定热传导系数值 . 关健词 传热 ; 热传导系数; 有限差分法 ; ICr ls 凡g iT 不锈钢 分类号 T F 5 5.6 3 当前 , 不 少人 开始 对热加工过程 中的传热特 性进 行分 析研 究 . 本文 从研 究 压力 及 热件 原 始温 度对于 金属 间 热传导的影 响规律 为 出发 点 , 对 I C r ls 瓦g iT 不 锈钢 的传热特 性 进行 了分 析 , 并 用 试错反 算法得到 了热 传导系 数值 . 这一工 作对于 热加工过程试 验 方法 的 发展 及温 度 场的研 究具 有实 际的意义 . 1 理论基础 1 . 1 导热微分方程 对于均匀 、 连 续 、 各向同性 的静止固体 , 在具 有 内热源 ( 加 热 、 化学 反应 、 形 变生 成等 )时 , 可 以 得 到如 下导热偏微分方程川 : 刁Z T 刁 Z t 己Z r q 1 a t 瓦沪 + 石下三+ 万泛万 + 妄= 又丽 其中 : t 为物体的温度 , ℃ ; k 为材料 的导热系 数w / (m · ℃ ) ; 又为导温 系数 , 耐 s/ ; 马 为材 料 的 定 压比热 , (J/ k g · ℃ ) ; p 为 材料 的密度 , k g / m , ; : 为过程 进行 的 时间 , s ; q 为温度 场的 内热 源强 度 , w / m , ; x 和 y 为直角 坐标 , m . 本文 所 研 究 内容 , 通 过 条 件 分 析 和 近 似 处理 , 只 研 究 二 维 温 度 场非 内 热 源 条件 下 的情况 . 1 . 2 数值模拟计算方法 用 有 限差 分法 计算温度 场的步骤 : 分析和简 化物理模型 ; 将计算 区域 分割 成单元 , 根 据设 立 的 坐 标 对节 点 进 行 编 号 , 用 1 个 二 维 数组 NJ (N X , N Y ) 存 储 节 点 , 再 用 1 个 二 维 数组 C L ( N X + l , N Y 十 l) 存储节点 的边 界条件 ; 选定差 分格式 、 交替 隐式 逐行 求解 的差 分方 程 2[] . 2 试验设备和条件 C L E E B L B ZO0 0 热模拟 试验 机可 以 比较准确 地模 拟各种 力学和 冶金 过 程 , 并 使 用计算机 19 98 一 03 一 25 收稿 曹辉 女 , 30 岁 , 工 程师 , 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 06. 008