منصة الرسائل والاطاريح: انتقال الحرارة بين جسمين في عملية الدرفلة

الخلاصة

فــــي الدر اســـــــــه ألحا ليـــــــه تم عمــــــل نمــــــوذج عددي لنمذجه التصرف الحراري لعمـليه ألدرفــــــله (Rolling Process). لقد استخدمت صيغه أو لـرين (Eulerian Formulation) لتقليل عدد نقاط الشبكه (Mesh) اللازمة للنمذجه. وقد حصلنا على صيغه لحساب كل من عمق انتشار الحرارة (Heat Penetration Depth)، معامل انتقال الحرارة لمائع التبريد (Cooling Heat Transfer Coefficient)، جريان المعدن خلال عمليه الدرفــــلة (Flow of Metal in Rolling )، الحرارة المتولدة بسبب التشوه اللدن للمعدن والاحتكاك الذي يحصل بين الدرفيـــل والمعدن عند أسطح التلامس (Heat Generation by Plastic Deformation and Friction)، والظروف الحدودية النموذجية لحل النموذج (Typical Boundary Conditions). لتسهيل حل المســالة، تم افتراض ثبوت السرعة الدورانيه للدرفيـــــل وان التغيرات التي تطرأ على درجات الحرارة تكون على هيئه قشرة رقيقه (Very Thin Layer) على سطح الدرفيل. بسبب الشكل الدائري للمقطع الجانبي للدرفيـــــل، ستكون الطريقة التقليدية للفروقات المحددة (Conventional Finite Difference Method) المبنية على أساس الإحداثيات القطبية (Polar Coordinates) هي الأكثر ملائمة والتي استخدمت لإيجاد توزيع درجات الحرارة للدرفيـــــل. بالمثل، فأن صيغه الفرو قات المحددة المعمّمة (Generalized Finite Difference Method) قد استخدمت لنمذجه درجات الحرارة للمناطق التي تكون فيها خطوط الشبكه غير متعامدة (Non-orthogonal Mesh) والمتمثلة بالمنطقة التي يتشوه فيها المعدن (أي في داخل المعدن وعند سطح التلامس). لقد اختير نسق الفرو قات للنقاط المواجهة للجريان (Up-wind Differencing Scheme) للتغلب على عدم الاستقرار يه العددية الناتجة من السرع العالية أو عدد بكلت العالي (High Peclet Number) الذي تتضمنه عمليه الدرفلة. يتم إقران الحلين سويه، آي حل المعدن المدرفــــل (Strip) وحل الدرفيــــل (Roll) وحلهما آنيا (Simultaneously). أما بالنسبة لعرض نتائج الدراسة الحالية، عرضت نتائج التصرف الحراري لحالتي الدرفلة على البارد وعلى الساخن ، نتائج توزيع السرع وتوزيع الحرارة المتولدة بالتشوه والاحتكاك بمقتضى الشروط الحدودية النموذجية لإيضاح امكانيه العمل ومقدرة النموذج الذي تم عمله(Developed Model). وجد في الدراسه الحالية، أثناء تشوه المعدن (Strip)، أن مقدار درجه الحرارة في داخله تزداد بصوره مستمرة، وأن طاقة التشويه تسيطر عليها بصوره كبيره. من ناحية أخرى فأن درجه حرارة سطح المعدن تتغير بصوره أكثر أثاره والتي تكون طاقه الاحتكاك ودرجه الحرارة داخل الدرفيل تسيطر عليها بصوره رئيسيه. أن التبريد العالي الذي يتعرض له الدرفيل, سيكون له أثر كبير أشبه بالمغطس الحراري(Heat Sink). حيث عند اصطدام المعدن بالدرفيل فأن درجه حرارة سطح الدرفيل تهبط. بسبب حرارتي التشوه والاحتكاك اللتان تنشآن على طول سطح التلامس (Interface) أضافه إلى الحرارة المنتقلة من الطبقة المجاورة للمعدن المشوه فأن درجه حرارة سطح المعدن ترتفع بسرعة. أخيرا، نتائج توزيعات درجه الحرارة والحرارة المتولدة بسبب التشوه والاحتكاك التي تم التوصل لها قورنت بنتائج عمل مسبق للتحقق من مدى صحة الحل العددي. لقد وجد توافق جيد من المقارنة بين النتائج المحسوبة من البحث الحالي والنتائج المحسوبة في عمل مسبق.