CN110032810B - 铜管轧制冷却过程仿真方法、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种铜管轧制冷却过程仿真方法、设备及计算机可读存储介质，包括：生成冷却装置的三维模型；获取在铜管当前温度场、应力场及轧制位置下，三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型；获取在当前相对位置下冷却装置的流体仿真模型，基于流体仿真模型与三维热流固耦合结构模型的耦合模型，对铜管进行轧制和冷却的仿真计算，获得到达预设的单次冷却时间时铜管的温度场、应力场及变形量；根据铜管的变形量调整铜管的轧制位置，并按照预设的单次移动距离移动冷却装置；返回执行上述步骤直至冷却装置移动预设次数，实现轧制和冷却过程中铜管应力、温度的动态仿真，进而可分析获得冷却装置的结构和冷却工艺参数对铜管晶粒组织的影响。
Description
技术领域
本申请涉及金属制造技术领域，尤其涉及一种铜管轧制冷却过程仿真方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
铜管三辊行星轧制是铜管铸轧法生产工艺中最为关键的一步，行星冷轧过程中，铸态铜组织在轧辊碾压破碎，实现单道次压下率达到90％的同时，产生的变形热和摩擦热使得铜管温度达到了铜的再结晶温度。相比于其它冷轧工艺，轧后在进行其它工序之前为了保证铜管的力学性能，都需要对铜管进行退火处理，而行星轧制工艺轧制得到的铜管因轧制过程铜组织发生了再结晶，再进行后续的拉拔工序时省掉了退火的工序，提高了生产效率，节约了生产成本。
铜管在再结晶过程中，因温度较高，导致铜管晶粒迅速长大，降低了铜管的力学性能，为了得到细小的晶粒，使得高温铜管迅速冷却下来，在轧出端安装冷却装置。受到冷却装置的结构工艺参数以及冷却工艺参数影响，冷却装置内部不同位置的冷却效果存在较大差异，冷却换热效果好的位置铜管温度下降速率快，晶粒细小，反之，冷却换热效果差的位置铜管温度下降速率慢，晶粒会长大变粗。同时，因冷却装置内部的冷却水受重力的影响和冷却装置结构参数的影响，导致冷却装置上半部分和下半部分冷却能力存在较大的差异，因此就不可避免的导致了铜管轴向和径向的晶粒组织不均匀现象。综上所述，冷却装置的结构工艺参数和冷却工艺参数对铜管冷却后的晶粒组织有着重要的影响。
在实际生产应用中，冷却工艺参数大多由现场工作人员凭借经验进行调节的，试验周期长且效果不理想，浪费了大量的人力物力，且不能了解冷却装置内部流场分布情况，无法了解铜管在冷却装置内部的温度场以及应力场的变化情况，导致无法进行冷却工艺参数的快速和准确调节。
发明内容
本申请提供一种铜管轧制冷却过程仿真方法、设备及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术中无法了解铜管在冷却装置内部的温度场以及应力场变化的技术问题。
本申请的第一个方面是提供一种铜管轧制冷却过程仿真方法，包括：
步骤1，根据所述冷却装置的结构参数及预设的单次移动距离生成所述冷却装置的三维模型；
步骤2，获取在铜管的当前温度场、应力场及轧制位置下，用于轧制所述铜管的三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型；
步骤3，基于所述冷却装置的三维模型，获取在当前相对位置下，所述冷却装置的流体仿真模型，其中所述相对位置为所述冷却装置和所述铜管的相对位置；
步骤4，基于所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型的耦合模型，对所述铜管进行轧制和冷却的仿真计算，输出并保存仿真计算的结果，获得到达预设的单次冷却时间时所述铜管的温度场、应力场以及变形量；
步骤5，根据所述铜管的变形量，调整所述铜管的轧制位置，并按照所述预设的单次移动距离，沿所述铜管轴线方向移动所述冷却装置；
步骤6，返回执行上述步骤2至步骤5，直至所述冷却装置移动预设次数；其中，所述预设次数由所述冷却装置在所述铜管轴线方向的长度和所述三辊行星轧制装置的轧制速度计算获得。
本申请的第二个方面是提供一种铜管轧制冷却过程仿真设备，包括：存储器，处理器；
存储器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行所述可执行指令以实现如上述第一方面任一项所述的方法。
本申请的第三个方面是提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上述第一方面任一项所述的方法。
本申请实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法，构建冷却装置的流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型的耦合模型，其中流体仿真模型构建中的冷却装置的结构参数和冷却工艺参数预先设定，仿真过程中，冷却装置相对于铜管的步进移动，模拟铜管的实际轧制和冷却的工况，并根据单次仿真得到的铜管的应力场、温度场和变形量实时更新三维热流固耦合结构模型，可实时获得铜管轧制和冷却过程中铜管应力场和温度场。进一步地，实际应用中，可调整冷却工艺参数进行流体仿真模型的更新，并基于更新后的流体仿真模型实时获得铜管当前的应力场和温度场，进而分析获得冷却装置的结构参数和冷却工艺参数对铜管冷却后的晶粒组织的影响。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本发明一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的某时刻冷却过程中铜管和冷却装置模型的温度场云图；
图3为本发明另一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图；
图4为本发明实施例铜管轧制装置的三维模型；
图5为本发明实施例提供的铜管的网格视图；
图6为本发明实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法中铜管最终时刻的温度场云图；
图7为本发明再一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图；
图8为本发明实施例提供的冷却装置模型示意图；
图9为本发明又一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图；
图10为本发明实施例提供的冷却装置网格视图；
图11为本发明实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真设备的硬件结构示意图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本文中属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示，单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
此外，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。
铜管三辊行星轧制过程是一个大变形过程，绝大部分的塑形变形都能转换成铜管的体积热流。铜管轧制过程中冷却装置的结构工艺参数和冷却工艺参数对铜管冷却后的晶粒组织有着重要的影响。现有技术中，冷却工艺参数大多由现场工作人员凭借经验进行调节的，试验周期长且效果不理想，浪费了大量的人力物力，且不能了解冷却装置内部流场分布情况，无法了解铜管在冷却装置内部的温度场以及应力场的变化情况。本申请提供的一种铜管轧制冷却过程仿真方法，模拟了铜管的实际轧制和冷却的工况，并根据单次仿真得到的铜管的应力场、温度场和变形量实时更新三维热流固耦合结构模型，可实时获得铜管轧制和冷却过程中铜管应力场和温度场。进一步地，实际应用中，可调整冷却工艺参数进行流体仿真模型的更新，并基于更新后的流体仿真模型实时获得铜管当前的应力场和温度场，进而分析获得冷却装置的结构参数和冷却工艺参数对铜管冷却后的晶粒组织的影响。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1为本发明一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图。如图1所示，铜管轧制冷却过程仿真方法包括：
S101、根据所述冷却装置的结构参数及预设的单次移动距离生成所述冷却装置的三维模型。
具体地，通过铜管和冷却装置的相对运动，实现了轧制过程的动态模拟。冷却装置为冷却水套，冷却水套套设在铜管的一端，可选地，冷却装置的单次移动距离由所述长度和所述三辊行星轧制装置的轧制速度计算获得。
S102、获取在铜管的当前温度场、应力场及轧制位置下，用于轧制所述铜管的三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型。
可选地，根据所述铜管的当前轧制位置及所述铜管的当前变形量，修改当前的三维热流固耦合结构模型中的铜管模型，并调整所述铜管与所述三辊行星轧制装置之间的装配位置，生成参考三维热流固耦合结构模型；根据铜管当前的温度场和应力场修改所述参考三维热流固耦合结构模型的仿真参数，生成在铜管的当前温度场、应力场及轧制位置下的三维热流固耦合结构模型。
可选地，初始状态时，根据铜管三辊行星轧制的热力耦合仿真模型计算获得铜管的初始应力场和初始温度场，获得在初始温度场、初始应力场以及初始安装位置时，所述三辊行星轧制装置的初始三维热流固耦合结合模型。
S103、基于所述冷却装置的三维模型，获取在当前相对位置下，所述冷却装置的流体仿真模型，其中所述相对位置为所述冷却装置和所述铜管的相对位置。
为了实现铜管能够动态的在冷却装置内部进行穿水冷却，仿真模拟的过程中通过采用冷却装置步进式移动冷却铜管的方法来满足铜管在冷却装置内部的穿水冷却过程，实现铜管和冷却装置之间的相对运动。实际应用中，使用HYPERMESH软件移动冷却装置的三维模型，并对移动后的模型划分网格，根据预设的冷却工艺参数和模型边界条件约束冷却装置的三维模型，然后设置进行仿真的时间步长和步数，生成所述冷却装置的流体仿真模型。
S104、基于所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型的耦合模型，对所述铜管进行轧制和冷却的仿真计算，输出并保存仿真计算的结果，获得到达预设的单次冷却时间时所述铜管的温度场、应力场以及变形量。
S105、根据所述铜管的变形量，调整所述铜管的轧制位置，并按照所述预设的单次移动距离，沿所述铜管轴线方向移动所述冷却装置。
S106、返回执行上述步骤S102至步骤S105，直至所述冷却装置移动预设次数；其中，所述预设次数由所述冷却装置在所述铜管轴线方向的长度和所述三辊行星轧制装置的轧制速度计算获得。
可选地，同时加载所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型；配置所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型之间的耦合参数，生成耦合模型，其中，所述耦合参数包括耦合面、耦合物理量、时间步耦合参量以及时间步的大小；对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，直至单次仿真时间到达所述预设的单次冷却时间，其中所述预设的单次冷却时间由总体冷却时间与所述冷却装置移动预设次数计算获得。
实际应用中，利用软件MPCCI耦合所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型。首先在MPCCI界面上加载所述三维热流固耦合结构模型和所述流体仿真模型，设置单位系统，设定时间步耦合参量和时间步大小，选择耦合面，配置耦合物理量，生成耦合模型。
对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，然后判断当前的单次仿真时间是否到达所述预设的单次冷却时间；若是，则结束本次仿真，生成所述铜管的当前温度场、应力场以及变形量；若否，则根据预设的时间步大小移动至下一个时间步，返回执行对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，直至单次仿真时间到达所述预设的单次冷却时间。其中，预设的单次冷却时间与铜管和冷却装置的相对位置相关。
本申请提供的铜管轧制冷却过程仿真方法，构建冷却装置的流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型的耦合模型，其中流体仿真模型构建中的冷却装置的结构参数和冷却工艺参数预先设定，仿真过程中，冷却装置相对于铜管的步进移动，模拟铜管的实际轧制和冷却的工况，并根据单次仿真得到的铜管的应力场、温度场和变形量实时更新三维热流固耦合结构模型，可实时获得铜管轧制和冷却过程中铜管应力场和温度场。进一步地，实际应用中，可调整冷却工艺参数进行流体仿真模型的更新，并基于更新后的流体仿真模型实时获得铜管当前的应力场和温度场，进而分析获得冷却装置的结构参数和冷却工艺参数对铜管冷却后的晶粒组织的影响。
图3为本发明另一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图。图3为在图1所述的实施例的基础上，对在步骤S102前，对如何获得初始三维热流固耦合结构模型的技术方案进行了详细说明，如图3所述，所述根据所述铜管的当前轧制位置及所述铜管的当前变形量，修改当前的三维热流固耦合结构模型中的铜管模型之前，所述方法还包括：
S301、根据预设轧制工艺参数建立所述三辊行星轧制装置的几何模型。
S302、对所述几何模型进行参数设置，并对所述铜管进行网格划分，生成第一模型；其中所述参数设置包括铜管材料属性设置、仿真分析类型设置，仿真空间步长和时间步长设置，载荷和边界条件的设置。
S303、求解所述第一模型，计算生成所述铜管的初始温度场条件以及初始应力场条件。
S304、建立所述三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型。
S305、基于所述铜管的初始装配位置、所述初始应力场条件及所述初始温度场条件，对所述三维热流固耦合结构模型进行初始化，获得初始三维热流固耦合结构模型。
可选地，基于ABAQUS软件建立铜管三辊行星轧制热力耦合仿真模型。根据铜管三辊行星轧制装置确定预设轧制工艺参数如表1所示，在对应的参数下建立三辊行星轧制装置的几何模型如图4所示，其中10为轧制模型的芯棒，20为三个环周成120°分布的轧辊，30为铜管坯料经过轧制得到的铜管。
表1轧制工艺参数
然后，基于该几何模型进行材料属性设置，确定分析类型，设置空间步长和时间步长，施加载荷和边界条件，然后进行铜管的网格划分如图5所示，设置完成后保存模型为MODEL1并进行求解，计算生成所述铜管的初始温度场条件以及初始应力场条件，得到铜管的温度场如图6所示，保存ODB结果文件。
最后，基于ABAQUS软件建立三维热流固耦合有限元结构模型MODEL2，首先复制上述步骤中的MODEL1，删除MODEL1中的铜管，删除其相应的接触关系、边界条件和载荷，在MODEL2中导入MODEL1计算得到的ODB结果文件中的变形铜管，重新确立装配模型，将MODEL1计算得到的铜管初始温度场和初始应力场导入到MODEL2中，作为MODEL2中铜管的初始温度场条件和初始应力场条件，编辑材料属性，空气对流程序，设置铜管边界条件，设置时间步长和空间步长，保存为初始三维热流固耦合结构模型以备用。
图7为本发明再一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图。图7为在前面所述的实施例的基础上，例如图1所述的实施例上，对步骤S101的进一步优化，如图7所述，所述冷却装置为冷却水套，根据所述冷却装置的结构参数及预设的单次移动距离生成所述冷却装置的三维模型包括：
S701、根据所述冷却水套的结构参数建模生成所述冷却水套的三维模型；其中，所述冷却水套的结构参数包括所述冷却水套在所述铜管轴线方向的长度。
S702、根据所述预设的单次移动距离以及所述长度，生成步进移动的所述冷却装置的三维模型，所述预设的单次移动距离由所述长度和所述三辊行星轧制装置的轧制速度计算获得。
根据冷却装置的结构确定建模参数，所述冷却水套的结构参数包括所述冷却水套的进水口半径、出水口半径、外半径、内半径以及沿所述铜管轴线方向的长度。可选地，冷却装置的结构参数如表2所示。应理解的是，冷却水套的三维模型由表2中结构参数驱动，可以根据需求进行调整。
根据轧制速度和冷却装置在铜管轴线方向的长度确定冷却装置的预设单次移动距离ΔY和总移动次数n：其中，铜管单次移动距离ΔY由轧制速度决定；本实施例中冷却水套单次移动距离与此位置所对应的冷却时间是一致的。应理解的是，铜管移动次数n后将完全从冷却装置中移出。可选地，利用三维软件SOLIDWORK在对应的参数下建立冷却水三维模型如图8所示。
表2冷却水模型结构参数
图9为本发明下一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真方法的流程示意图。图9为在前面所述的实施例的基础上，例如图1所述的实施例上，对步骤S103的进一步优化，如图9所述，所述基于所述冷却装置的三维模型，获取在当前相对位置下，所述冷却装置的流体仿真模型包括：
S901、根据所述冷却装置相对于所述铜管的当前位置，更新所述冷却装置的三维模型。
S902、对所述冷却装置的当前三维模型进行网格划分，生成第二模型。
S903、根据预设的冷却工艺参数和预设的第二模型的边界条件实例化所述第二模型，并设置实例化后的第二模型进行仿真的时间步长和步数，生成所述冷却装置的流体仿真模型。
可选地，所述预设的冷却工艺参数包括入水压力、出水口压力、进水口温度、出水口温度以及壁面温度。具体的，预设的冷却工艺参数的取值见表4。
第一次进行仿真模拟前，需要初始化冷却装置的三维模型，将冷却装置的初始三维模型导入到网格处理软件HYPERMESH中，并对其进行网格划分如图10所示，然后从HYPERMESH中导出cas格式的文件，后用FLUENT打开此文件，设置基本物理属性参数如表3所示，施加冷却工艺参数如表4所示和设置模型边界条件如表5所示，设置时间步长为0.0001s，初步设置求解步数设置为2000步。
表3基本物理属性参数
| 介质 | 密度(kg/m<sup>3</sup>) | 粘性(kg/m·s) |
| 空气 | 1.225 | 1.789 4e-05 |
| 水 | 9 | 0.001003 |
表4冷却工艺参数
表5模型边界条件属性
仿真过程中，冷却装置相对于铜管步进式移动，模拟铜管的轧制过程，每次铜管单次移动距离即为冷却装置的移动距离ΔY。所述根据所述冷却装置相对于所述铜管的当前位置，更新所述冷却装置的三维模型，具体体现为，每完成一次预定单次冷却时间的仿真模拟，将冷却装置相对于铜管移动ΔY，并更新所述冷却装置的三维模型，然后根据更新后的三维模型，设置时间步长和求解步数，生成冷却装置当前的流体仿真模型。
为了实现铜管能够动态的在冷却水套内部进行穿水冷却，仿真模拟的过程中通过采用冷却水套步进式冷却铜管的方法来满足铜管在冷却水套内部的穿水冷却过程，实现铜管和冷却水套之间的相对运动。本实施例中冷却水套每次的步进距离与此位置所对应的冷却时间是一致的，具体是根据实际生产中三辊行星轧机的轧制速度来设定的。为了逼近实际生产中铜管的穿水冷却过程，应当尽可能小的选取冷却水套的步进距离，但不得不考虑到计算机的计算能力，本实例选取冷却水套的步进距离为15.74mm，工厂实际生产中铜管轧制速度为58mm/s，因此步进冷却时间为0.271s，整个流程包括两个循环过程，一个是冷却水套在某一位置时的热-流-固耦合循环，一个是冷却水套单次冷却后移动ΔY之后的循环，即铜管三辊行星轧制和冷却仿真模拟全过程基础之上进行冷却穿水循环。为了满足冷却水套的移动，每次循环都需要使用HYPERMESH软件移动通过SOLIDWORKS软件导入的冷却装置三维模型，并对移动后的模型划分网格，同时需要反复在FLUENT中对新导出的cas文件设置材料属性、边界条件、初始条件和时间子步、空间子步，同时每次循环之前都需要在固体软件ABAQUS中加载上一步计算得到的odb结果文件，以保证计算结果的准确性。
实际应用中，可调整冷却装置的结构参数和冷却工艺参数进行流体仿真模型的更新，并基于更新后的流体仿真模型实时获得铜管当前的应力场和温度场，进而分析获得冷却装置的结构参数和冷却工艺参数对铜管冷却后的晶粒组织的影响。
图11为本发明一实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真设备的硬件结构示意图。如图11所示，本实施例提供的铜管轧制冷却过程仿真设备1100包括：至少一个存储器1110、处理器1120以及计算机程序；其中，计算机程序存储在存储器1110中，并被配置为由处理器1120执行以实现如上述以的铜管轧制冷却过程仿真方法。
本领域技术人员可以理解，图11仅仅是铜管轧制冷却过程仿真设备的示例，并不构成对铜管轧制冷却过程仿真设备的限定，铜管轧制冷却过程仿真设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述铜管轧制冷却过程仿真设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
此外，本发明实施例提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现上述任一实现方式所述的方法。
上述可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种铜管轧制冷却过程仿真方法，其特征在于，包括：
步骤1，根据冷却装置的结构参数及预设的单次移动距离生成所述冷却装置的三维模型；所述冷却装置为冷却水套，根据所述冷却装置的结构参数及预设的单次移动距离生成所述冷却装置的三维模型包括：
根据所述冷却水套的结构参数建模生成所述冷却水套的三维模型；其中，所述冷却水套的结构参数包括所述冷却水套在所述铜管轴线方向的长度；
根据所述预设的单次移动距离以及所述长度，生成步进移动的所述冷却装置的三维模型，所述预设的单次移动距离由所述长度和三辊行星轧制装置的轧制速度计算获得；
步骤2，获取在铜管的当前温度场、应力场及轧制位置下，用于轧制所述铜管的三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型；
步骤3，基于所述冷却装置的三维模型，获取在当前相对位置下，所述冷却装置的流体仿真模型，其中所述相对位置为所述冷却装置和所述铜管的相对位置；
步骤4，基于所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型的耦合模型，对所述铜管进行轧制和冷却的仿真计算，输出并保存仿真计算的结果，获得到达预设的单次冷却时间时所述铜管的温度场、应力场以及变形量；
步骤5，根据所述铜管的变形量，调整所述铜管的轧制位置，并按照所述预设的单次移动距离，沿所述铜管轴线方向移动所述冷却装置；
步骤6，返回执行上述步骤2至步骤5，直至所述冷却装置移动预设次数；其中，所述预设次数由所述冷却装置在所述铜管轴线方向的长度和所述三辊行星轧制装置的轧制速度计算获得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取在铜管的当前温度场、应力场及轧制位置下，用于轧制所述铜管的三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型包括：
根据所述铜管的当前轧制位置及所述铜管的当前变形量，修改当前的三维热流固耦合结构模型中的铜管模型，并调整所述铜管与所述三辊行星轧制装置之间的装配位置，生成参考三维热流固耦合结构模型；
根据铜管当前的温度场和应力场修改所述参考三维热流固耦合结构模型的仿真参数，生成在铜管的当前温度场、应力场及轧制位置下的三维热流固耦合结构模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述铜管的当前轧制位置及所述铜管的当前变形量，修改当前的三维热流固耦合结构模型中的铜管模型之前，所述方法还包括：
根据预设轧制工艺参数建立所述三辊行星轧制装置的几何模型；
对所述几何模型进行参数设置，并对所述铜管进行网格划分，生成第一模型；其中所述参数设置包括铜管材料属性设置、仿真分析类型设置，仿真空间步长和时间步长设置，载荷和边界条件的设置；
求解所述第一模型，计算生成所述铜管的初始温度场条件以及初始应力场条件；
建立所述三辊行星轧制装置的三维热流固耦合结构模型；
基于所述铜管的初始装配位置、所述初始应力场条件及所述初始温度场条件，对所述三维热流固耦合结构模型进行初始化，获得初始三维热流固耦合结构模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述冷却装置的三维模型，获取在当前相对位置下，所述冷却装置的流体仿真模型包括：
根据所述冷却装置相对于所述铜管的当前位置，更新所述冷却装置的三维模型；
对所述冷却装置的当前三维模型进行网格划分，生成第二模型；
根据预设的冷却工艺参数和预设的第二模型的边界条件实例化所述第二模型，并设置实例化后的第二模型进行仿真的时间步长和步数，生成所述冷却装置的流体仿真模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设的冷却工艺参数包括入水压力、出水口压力、进水口温度、出水口温度以及壁面温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型的耦合模型，对所述铜管进行轧制和冷却的仿真计算包括：
同时加载所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型；
配置所述流体仿真模型与所述三维热流固耦合结构模型之间的耦合参数，生成耦合模型，其中，所述耦合参数包括耦合面、耦合物理量、时间步耦合参量以及时间步的大小；
对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，直至单次仿真时间到达所述预设的单次冷却时间，其中所述预设的单次冷却时间由总体冷却时间与所述冷却装置移动预设次数计算获得。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，直至单次仿真时间到达所述预设的单次冷却时间包括：
对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，然后判断当前的单次仿真时间是否到达所述预设的单次冷却时间；
若是，则结束本次仿真，生成所述铜管的当前温度场、应力场以及变形量；
若否，则根据预设的时间步大小移动至下一个时间步，返回执行对所述耦合模型进行轧制和冷却仿真计算，直至单次仿真时间到达所述预设的单次冷却时间。
8.一种铜管轧制冷却过程仿真设备，包括：存储器，处理器；
存储器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行所述可执行指令以实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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