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T型五流非对称中间包控流装置优化的数值模拟研究

作　者: 张永海
导　师: 武文斐
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 工程热物理
关键词: 非对称中间包控流装置数值模拟
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文基于某炼钢厂五流非对称中间包的技术改造,对包内的控流装置进行优化设计。由于非对称结构的复杂性,如果控流装置设置不合理,不能有效将注入的钢液均匀分配给结晶器。目前使用的控流装置已不能满足生产工艺要求。利用流体力学软件Fluent对设计的16种控流装置方案数值模拟。在钢液稳定流动状态下,考虑自然对流的影响,采用描述钢液流动的连续性方程,纳维—斯托克斯方程和k=ε双方程模型,分析了有无控流装置的速度场、温度场。计算示踪剂的非稳态传质过程得到描述钢液的停留时间分布曲线和引用离散项模型对钢液中夹杂物的运动行为进行研究。结果表明:设置中间包内多孔挡板控流装置的最佳工况12,明显消除了短路流,死区的比例减少到10%,比无控流装置提高了63.6%。中间包分配区的钢液温度更加均匀,各个出口的平均温度的差值最大为2.16 C ,钢液中的夹杂物去除率为83.9% ,特别是提高了20到50μm小直径夹杂物的去除率。对有无控流装置的模拟结果研究表明:设置合理的控流装置的位置,小孔直径和开口方向的控流装置能够明显改善中间包内的流动特性,使钢水的分配均匀、降低了死区的比例、延长了钢液的平均停留时间、利于夹杂物的去除。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
引言  8-9
1 文献综述  9-18
  1.1 前言  9-10
  1.2 中间包内的钢液流动特性  10-12
  1.3 改善中间包流动特征的途径  12-13
  1.4 国内外研究现状和存在问题  13-18
    1.4.1 中间包物理模拟研究  13
    1.4.2 中间包数学模拟研究  13-18
2 课题研究目的意义和内容  18-19
3 中间包物理数学模型的建立  19-28
  3.1 物理模型的建立  19-24
    3.1.1 研究对象  19-20
    3.1.2 基本假设  20
    3.1.3 物理模型  20-24
  3.2 数学模型建立  24-28
    3.2.1 控制方程  24-26
    3.2.2 计算边界条件  26-28
4 计算结果和分析  28-56
  4.1 网格划分  28-29
  4.2 数值模拟计算和分析  29-56
    4.2.1 中间包内部钢液流线  30-32
    4.2.2 中间包钢液的速度场  32-42
    4.2.3 中间包内温度场  42-46
    4.2.4 中间包内钢液停留时间曲线（RTD）分布  46-52
    4.2.5 钢液中夹杂物模拟  52-56
结论  56-57
参考文献  57-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

T型五流非对称中间包控流装置优化的数值模拟研究

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