中间包流场数学模型阐述论文.doc

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中间包流场数学模型阐述论文中间包流场数学模型阐述论文预读:摘要：1假设条件及边界条件（1）连铸中间包内钢液的初始温度均匀分布；（2）忽略表面覆盖剂对流动的影响,中间包钢液顶面为自由滑移表面；（3）壁面附近的流动区域粘性效应占优势通过无滑移边界壁面函数法计算；（4）中间包流体为粘性不可压缩流体且为稳态流动.中间包内钢液流动为湍流流动,描述钢液的流动由连续性方程、动量方程(N-S方程)以及描述湍流模型能量耗散的k-ε双方程[3-5]组成.

2数值模拟计算方案模拟计算主要考察中间包内不同控流装置对中间包流动特征的影响,根据上述方案设计中间包的三维几何模型.根据中间包的具体几何形状,并经过多次比较计算结果,最后用ICEM方法进行网格划分,具体为：四面体网格划分尺寸为小于30mm,在壁面和出水口处进行优化.

3数值模拟的验证图2显示的是针对方案1(全孔)水模型和数学模型得到的RTD曲线间的对比.图2(a)是远端出水口处的RTD曲线,而图2(b)是近端出水口处的RTD曲线,由两图可见数学模型的计算结果和水模型测得的结果基本吻合,证明数学模型的计算结果可靠,可用于分析中间包内的现象.由图3可见,各方案冲击区流线图均显示流体从长水口流入后将沿长度方向在水口两侧形成两个大的回旋区,在导流挡墙的中部流体是从上往下流,而在侧墙部分流体是从下从上流动,这种流场形态不受导流挡墙开孔方案的影响.在导流挡墙的中部,流体从上往下流,如只开中间墙的上孔,则引导流体向表面流动,因此液面流速将明显提高,使液面受到较大干扰,这和水模型实验观察的结果是一致的.图4显示了各方案中间包流线图的顶视图.各方案中间包的共同特点是流体从冲击区流出后将向中间包的两侧沿包壁形成两个大的环流,如果侧墙开孔处流体流速快流股强劲,流股将直接冲向对侧包壁,则形成明显的水平环流,同时存在垂直方向的环流,反之,则环流较弱.如果挡墙中部开孔则中间部分将形成两个小的环流,如果中间孔处流体流速快,中间的小环流将和两侧的大环流形成重叠.了解以上规律,对于正确设计停留时间长且死区小的多流中间包将有所助益.

4结论据原创论文数据分析统计，笔者认为,（1）在中间包导流挡墙的中部,流体从上往下流,如只开中间墙的上孔,则引导流体向表面流动,因此液面流速将明显提高.（2）流体从冲击区流出后将向中间包的两侧沿包壁形成两个大的环流,如果导流挡墙的侧墙开孔处流速快,流股将直接冲向对侧包壁,则形成明显的水平环流.（3）如果挡墙中部开孔则中间部分将形成两个小的环流.