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退火是熱處理工藝中最重要的工序之一。鋁卷溫度場的仿真研究為退火工藝的制定提供了理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。鋁管退火過程中，鋁卷的生產(chǎn)過程中。由于反光6063鋁管層間存在間隙和油膜，引起了鋁卷徑向?qū)�熱系�?shù)的不確定性，因此研究鋁卷退火溫度場的首要問題是鋁卷層間導(dǎo)熱系數(shù)的確定。本文針對光亮6063鋁管退火實驗，建立了求解鋁板間導(dǎo)熱系數(shù)的熱傳導(dǎo)反問題模型，并采用遺傳算法對導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。對鋁卷傳熱過程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了側(cè)噴加熱方式的改進(jìn)方法，并利用ANSYS軟件分別對側(cè)噴加熱和傳統(tǒng)徑向加熱退火爐內(nèi)鋁卷的溫度應(yīng)力場進(jìn)行了對比仿真。

該研究不僅為側(cè)噴退火爐的設(shè)計和退火工藝的制定提供理論依據(jù)，而且對提高傳熱效率，縮短退火周期，節(jié)約能源也有著十分重要的現(xiàn)實意義。主要工作如下：1針對鋁板退火實驗，采用二節(jié)點單元和Galerkin差分格式，建立了6063鋁管熱傳導(dǎo)正演問題的有限元模型，并在此基礎(chǔ)上建立了求解鋁板間導(dǎo)熱系數(shù)的熱傳導(dǎo)反問題模型。2根據(jù)上述熱傳導(dǎo)反問題模型，分別采用Levenberg-Marquardt算法、Gauss-Newton算法和遺傳算法對板間等效導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了求解。通過對比分析可知，遺傳算法不但能克服對初始值依賴，而且有更好的抗噪性能，為其他熱物性參數(shù)的優(yōu)化求解提供了新思路。3通過對傳統(tǒng)徑向加熱退火爐內(nèi)鋁卷退火傳熱過程的分析，提出了采用側(cè)噴加熱的改進(jìn)方法。利用熱傳導(dǎo)反問題得到等效導(dǎo)熱系數(shù)，建立了鋁卷的退火溫度場模型，并對徑向加熱和側(cè)噴加熱退火爐內(nèi)鋁卷的溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行對比仿真。仿真結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的徑向加熱的退火爐相比，側(cè)噴加熱方式下鋁卷的溫度場分布更均勻，卷內(nèi)溫差只有0.6℃，且退火周期縮短了4h提高了鋁卷退火效率。