شبیه سازی عددی انتقال حرارت در فرآیند پوشش دهی ورق گالوانیزه

یکی از روشهای تولید ورق گالوانیزه فرآیند تولید ورق گالوانیزه به صورت پیوسته است. در خط تولید پیوسته ورق گالوانیزه، ورق فولادی از داخل حوضچه مذاب "روی" عبور می کند. پس از خروج ورق از حوضچه مذاب همراه آن مقداری مذاب از حوضچه خارج می شود با خروج ورق از حوضچه مذاب، لایه نازکی از فلز مذاب "روی"، بر هر دو سطح ورق می نشیند. بلافاصله پس از خروج از حوضچه مذاب، یک جفت جت هوا به سطح ورق، برخورد نموده و ضخامت لایه مذاب را تنظیم می نماید و مذاب اضافی به حوضچه برمی گردد. پروسه جت شویی یک روش مناسب برای کنترل ضخامت لایه مذاب است زیرا جت هوا و لایه مذاب هیچ تماس مکانیکی با یکدیگر ندارند. پارامترهای اصلی کنترل ضخامت لایه مذاب، توزیع فشار و تنش برشی جریان جت هوا بر روی مذاب است. فاصله جت تا ورق، دهانه ورودی جت، فشار تغذیه جت و سرعت حرکت ورق از دیگر پارامترهای موثر در تعیین ضخامت نهایی لایه مذاب هستند. هدف در این پایان نامه بررسی انتقال حرارت در فرآیند جت شویی است که شامل سه مرحله است: شبیه سازی انتقال حرارت جت مغشوش هوا: جت هوا با نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. از فرضهای جریان تراکم پذیر، دو بعدی، رفتارگاز ایده آل و مدل توربولانس برای مدلسازی جت هوا استفاده استفاده شده است. جت برخوردی به دیواره، شامل دو ناحیه است، یکی ناحیه نزدیک به جت و دیگری ناحیه دور از جت. در ناحیه نزدیک جت اثر جریان جت قابل توجه است و تنها در این ناحیه خواص جریان جت مورد توجه قرار می گیرد. محاسبه ضخامت لایه مذاب: از یک کد عددی دو بعدی برای محاسبه ضخامت لایه مذاب استفاده شده است. در این مرحله معادله ممنتوم برای جریان یک بعدی، پایا و آرام برای لایه مذاب حل می شود. از توزیع فشار و تنش برشی جریان جت برای محاسبه ضخامت و توزیع سرعت در طول ورق استفاده می شود. خواص هندسی جت، خواص سیال مذاب از دیگر پارامترهای موثر در تعیین ضخامت لایه مذاب هستند. در این مرحله پروفیل ضخامت و سرعت در لایه مذاب محاسبه می شوند. حل معادله انتقال حرارت: برای حل معادله انتقال حرارت در لایه مذاب و ورق فولادی از یک کد حجم محدود استفاده شده است. انتقال حرارت در این فرآیند شامل سه مکانیسم است: انتقال حرارت جابجایی ( اجباری و آزاد) ، انتقال حرارت تششعی و انتقال حرارت هدایتی. در ناحیه دور از جت انتقال حرارت تششعی مکانیسم غالب انتقال حرارت است. توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی جریان جت، توزیع سرعت در لایه مذاب، توزیع ضخامت لایه مذاب، سرعت ورق فولادی و خواص مذاب "روی" بعنوان داده های ورودی به کد عددی در این مرحله استفاده می شوند. بررسی مکان شروع و پایان انجماد یکی از مهمترین اهداف در این مرحله است. در این مرحله اثر پارامترهایی نظیر ضخامت ورق، توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی، توزیع سرعت در لایه مذاب و توزیع ضخامت پوشش بررسی شده است. ساختار دانه بندی شکل گرفته در انجماد وابستگی زیادی به شار حرارتی دفع شده دارد. کنترل انجماد در فرآیند جت شویی یکی از مهمترین مراحل تولید ورق گالوانیزه است. با افزایش میزان انتقال حرارت ساختار دانه بندی ریزتر می شود.