(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210813095.3 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 李祖来　吴迪　张飞　山泉　 苟浩杰　 (74)专利代理 机构 昆明隆合知识产权代理事务 所(普通合伙) 53220 专利代理师 龙燕 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种预测不同位置的流场、 温度场及组织场 的方法 (57)摘要 本发明公开一种预测不同位置的流场、 温度 场及组织场的方法， 设计可同时采集介质流速及 温度的集 成信号采集器， 在设定工位的淬火槽中 安装在铸件结构复杂处， 并进行编号， 使用多路 数据采集仪收集记录数据； 对收集到的数据进行 处理， 计算不同位置的换热系数， 建立介质流速、 温度与换热系数的联系； 计算热力学参数及换热 系数， 收集介质初始温度、 铸件热处理温度建立 有限元数值模 型； 通过实际介质流速与介质温度 并结合有限元数值模拟， 建立淬火模型， 得到不 同位置的流场、 温度场及组织场。 本发明通过反 传热计算的方法得到的换热系数可以使淬火过 程的数值模拟结果进一步提高精度， 以此模型预 测的组织场而设定的热处理参数使铸件获得更 为均匀的组织。 权利要求书2页 说明书4页 附图7页 CN 115270550 A 2022.11.01 CN 115270550 A 1.一种预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征在于， 具体包括以下步 骤： (1)使用可同时采集介质流速及温度的集成信号采集器， 安装在设定工位的淬火槽中， 并进行编号， 集 成信号采集器与温度变送器连接， 温度变送器连与多路数据采集仪连接， 并 收集记录数据； (2)使用基于matl ab的编程软件对收集到的数据进行处理， 区分介质沸腾的不同阶段， 计算不同位置的换 热系数， 建立介质流速、 温度与换 热系数的联系， 公式为： q＝ λ(T1‑T2)V， 其中： q为热流密度， λ为材 料导热系数， (T1‑T2)为介质温度变化 值， V为介质流速； (3)使用软件计算得到的热力学参数及换热系数， 收集介质初始温度、 铸件热处理温度 建立有限元 数值模型； (4)通过实际生产纪录的介质流速与介质温度并结合有限元数值模拟， 建立淬火模型， 得到不同位置的流场、 温度场及组织场。 2.根据权利要求1所述预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征在于， 不 同位置的换热系数根据公 式q＝h(Ts ‑Tg)反复迭代 求出h， 其中： q为热流密度， h为表 面换热 系数， Ts为待测样品表面温度， Tg为介质温度。 3.根据权利要求1或2所述预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征在于： 步骤(1)所述集成信号采集器包括环形热电偶 Ⅰ(1)、 环形热电偶 Ⅱ(2)、 补偿热电偶(3)、 感 应旋浆(4)、 齿轮铰链(5)、 支架套管(6)； 环形热电偶 Ⅰ(1)、 环形热电偶 Ⅱ(2)的两端通过齿 轮铰链(5)连接形成一个圆形， 支架套管(6)的下端设有半圆形连接件， 半圆形连接件两端 通过齿轮铰链(5)与环形热电偶 Ⅰ(1)、 环形热电偶 Ⅱ(2)连接， 感应旋浆(4)两端与齿轮铰链 (5)连接， 感应旋浆(4)正上方设有支架套管(6)， 支架套管(6)的下端安装有补偿热电偶 (3)。 4.根据权利要求3所述所述预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征在 于： 所述补偿热电偶(3)包括热电偶正极偶丝(31)、 热电偶负极极偶丝(32)、 套管连接器 (33)、 感应接头(34)、 绝缘介质(35)； 热电偶正极偶丝(31)、 热电偶负极极偶丝(32)与感应 接头(34)的交点连接， 感应接头(34)通过套管连接器(33)与支架套管(6)连接， 支架套管 (6)和感应接 头(34)为中空结构， 内填充 有绝缘介质(3 5)。 5.根据权利要求4所述所述预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征在 于： 所述感应接头(34)材质为铜铝合金材质， 外表面形状为圆台结构， 内表 面形状为圆锥结 构； 所述感应接 头(34)表面 粗糙度为Ra0.1 ‑Ra0.3。 6.根据权利要求3或5所述所述预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征 在于： 所述感应旋浆(4)的转轴(44)为绝缘材料， 转轴上两端设有闭合线圈， 转轴(44)上对 应设有绝缘凸起(43)， 当感应旋浆(4)旋转一圈绝缘凸起(43)接触点与感应线圈正极(41) 和感应线圈负极(42)接触， 将闭合线圈中的正极部 分顶起， 断开线路， 内置信号装置产生转 数信号。 7.根据权利要求6所述所述预测不同位置的流场、 温度场及组织场的方法， 其特征在 于： 所述感应旋浆(4)， 由介质流动推动感应旋桨转子旋转， 内置信号装置产生转数信号， 通 过V＝KN/T 得到介质流速， 其中V： 测流时间段内平均流速(m/s)， K： 桨叶螺距(mm)， N： 测流时权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270550 A 2段内信号数， T： 测流历时(s)， 感应旋浆的材质为石墨质碳纤维。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270550 A 3