侧顶复吹条件下AOD转炉熔池内流体流动的数学模拟:模型对侧顶复吹过程的应用及结果

由提出的侧顶复吹条件下AOD熔池内钢液流动三维数学模型的侧吹和顶吹分量对纯侧吹和纯项吹下熔池内流体流动计算结果的叠加,处理和分析了复吹过程中120 tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体的流动.所得结果显示,该数学模型可用以模拟复吹AOD熔池内流体流动.侧吹气流对复吹AOD熔池内流体流动起主导作用,整个熔池液...     

侧顶复吹条件下AOD转炉熔池内流体流动的数学模拟:模型对纯顶吹过程的应用及结果

应用提出的侧顶复吹AOD熔池内钢液流动三维数学模型的纯顶吹分量,对纯顶吹下120tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内液体的流动分别作了模拟和估计.结果表明,该模型的顶吹分量可相当好地模拟纯顶吹AOD熔池内液体的流动.在顶吹气流作用下,熔池内形成两个非轴对称的主回流,其涡心位于液面中心凹坑两边熔池上部近壁区.在纯顶吹条件下,液体流速和湍动能仅在凹陷面附近、熔池表层、上部近壁区和轴线周围较高,在熔池其余部位都较低.在相近或相同的吹气量下,纯顶吹下液体的流速和湍动能都远小于纯侧吹下的相应值.     

侧顶复吹条件下AOD转炉熔池内流体流动的数学模拟:模型对纯侧吹过程的应用及结果

应用提出的侧顶复吹AOD熔池内钢液流动三维数学模型的纯侧吹分量,对纯侧吹下120tAOD转炉及线尺寸为其1/4的水模型熔池内流体的流动分别作了模拟和估计,考察了侧枪数和枪位的影响.结果显示,该分量可相当可靠地模拟纯侧吹AOD熔池内液体的流动.在与多股气流的相互作用下,整个熔池液体处于活泼的搅拌和循环运动状态,无明显的死区.侧枪数和枪位的变化未改变熔池内气体搅拌和液体流动的基本特征,也不会改变熔池内液相湍动能和含气率的分布规律,但在给定的侧枪数和侧吹气量或给定的枪位和侧吹气量下,枪位或枪数的变化会使之局部改变.与7枪18o或22.5o及6枪22.5o下的情况相比,采用6枪27o可获得更均匀的液体流场及湍动能和含气率分布.     

真空循环精炼过程中钢液流动的数学模拟:流动的数学模型

考虑到RH过程的物理特性,特别是上升管内气液两相流的行为和两相间的动量传输,建立了该精炼过程中整个装置内钢液流动的三维数学模型.在该模型中,将钢包,插入管和真空室视为一个整体,基于双流体模型处理和描述了气液两相流,并采用了特殊修正的k-ε双方程模型.给出了该模型的有关细节.     

顶底复吹转炉内气液两相流行为的数值模拟

利用可压缩模型描述了四孔喷头顶吹超音速射流行为,并与前人实测结果对比验证了模拟结果. 通过耦合VOF和Lagrange模型对纯顶吹、顶底复吹炼转炉内熔池运动进行描述,并对炉底喷嘴数量、布置进行优化. 结果表明,在纯顶吹条件下,熔池的混均时间为523 s,炉底区域钢液流动微弱. 加入底吹氩气后,底部钢液速度增大,熔池混均时间为99 s. 炉底采用3个喷嘴的熔池混合效率要好于2个或4个的情况. 底吹喷嘴距离炉底轴心在0.3D~0.4D区间内最佳,且应偏近于0.4D区域.     

钢液RH精炼非平衡脱碳过程数学模拟：过程数学模型

考虑和分析了钢液RH非平衡脱碳过程的特征,基于冶金反应工程学和非平衡态热力学及气-液两相流的双流体模型和修正的紊流k-ε模型,引入熵衡算和非线性耗散因子,对该过程提出了一个新的三维数学模型,给出了该模型的具体细节,包括控制方程的建立、修正的k-ε双方程模型、相应的源项和边界条件的确定等;对90 t装置内的RH和RH-KTB精炼过程,讨论和确定了该模型各有关参数.     

侧顶复吹AOD精炼过程中侧吹气体射流的反冲现象

在120tAOD炉水模型装置上研究了侧顶复吹AOD精炼过程中侧吹气流的反冲现象.以特制的防水压力探头和YD21型动态电阻应变仪连续监测反冲频率和压力,由SC16A型光线示波器记录反冲波.结果表明,顶枪气流的存在并不改变侧吹气流反冲的基本特征.对复吹过程中侧吹气流的反冲,主枪气流对其起决定性作用,副枪气流有一定的抑制和缓解效应;顶枪气流使其频率降低,作用较均匀,并使其强度和单位时间内平均脉冲总数增大;熔池液体的循环运动也是引起侧吹气流反冲的一个重要原因,但其效果不同于纯侧吹过程的情况;由浮力引起的侧吹气流反冲强度的增幅比纯侧吹下要小;给定侧枪数和侧吹气量下,合宜增大枪间夹角利于缓解侧吹气流的反冲.本工作条件下,采用7枪22.5°或6枪27°时,反冲压力和单位时间内平均脉冲总数较低,反冲作用较弱.     

侧顶复吹条件下AOD熔池内的传质特性

在120 t侧顶复吹AOD转炉1/4的水模型装置上,采用分析纯氯化钠粉剂,测定了AOD过程中液体内溶质(NaCl)的传质系数,考察了侧吹和顶吹气量、侧枪枪位及支数、粉剂(气泡)尺寸等的影响.结果表明,在本工作条件下,熔池液体内溶质的传质系数在7.31×10-5～3.84×10-4 m/s范围内;对给定侧枪支数和侧吹气量的纯侧吹过程,传质系数随相邻两侧枪间夹角的增大非线性增大;侧吹主枪气体对熔池内传质有决定性作用,顶吹气流使传质速率减小;增大颗粒(气泡)尺寸使传质系数增大;对应于实际工艺所规定的顶吹气量,7枪、22.5°和6枪、27°以及5枪、22.5°的侧枪配置均能提供较大传质速率.得到了有关的无量纲关系式.     

板坯连铸结晶器内流场的数值模拟

针对某钢厂板坯连铸机结晶器的结构和工艺参数,建立了描述结晶器内钢液流动的三维数学模型,用商用软件FLUENT,运用湍流动能Κ方程和湍流动能散耗率ε方程的Κ-ε方程模型在给定的数值计算条件下,对板坯连铸结晶器内钢液的流场进行了模拟.通过模拟浇注初期钢液的流动状态,分析了结晶器内流场的基本特征.同时模拟计算了浸入式水口的出口倾角、插入深度以及拉速对钢液流动的影响.得出了满足断面要求的合理工艺参数:水口倾角为向下15°,插入深度为200mm,拉坯速度为1.3 m/min.     

铁浴反应器流场及温度场的数值模拟

以铁浴熔融还原工艺的铁浴反应器为研究对象,基于FLUENT软件,对反应器内流场及温度场进行了数值模拟,考察了侧吹和顶吹操作条件对铁浴熔池均混时间、铁浴上部空间气相组成及温度分布以及煤气二次燃烧率的影响.计算结果表明,铁浴熔池均混时间随侧吹喷枪倾角及插入熔池深度的增加均呈现先减小后增大的趋势.在本计算条件下,当侧吹倾角为50°,侧吹喷枪插入深度为0.3 m时,可获得最短的熔池均混时间.铁浴反应器上部空间煤气二次燃烧率随顶部热风喷枪的升高而增大,项枪距熔池液面距离每增加0.2 m,上部空间煤气二次燃烧率可提高约1.1%;随顶枪位置上移,氧气分布范围扩大,气体环流区也随之上移.     

径向移动床反应器流场特性及其数学模拟

本文票据主流道变质量流及颗粒床层气固体力学理论,建立了完整的径向移动床反应器流体力学数学模型,开发了模拟计算床层气相二维流场的一种新的数学方法及相应的计算程序。黛此可以模拟计算床层气相压力和轴径向速度的二维分布、内外主流道压力和流速分布以及布气孔道的过孔气速和压降。根据模拟计算结果,提出首先优化设计两主流道截面积分配,然后采用变开孔率设计消除开孔区端效应的两步设计方法。借此实现径向移动床反应器的优     

Flow behavior of polyacrylamide solution. III. Mathematical treatment

The flow behavior of polyacrylamide solutions was systematically determined over a wide range of temperatures (20–50°C) and concentrations (20–50 ppm) by using a coaxial cylinder viscometer. The results indicated that the rheological behavior of low-concentration polyacrylamide solution behaves similar to non-Newtonian fluids at all these concentrations. The effect of temperature on the consistency coefficient and flow behavior index of polyacrylamide solution of the different concentrations followed an Arrhenius-type relationship. Moreover, the effect of concentration on consistency coefficient and flow behavior index followed an exponential-law relationship at the temperatures used. The rheological constants for the Arrhenius and exponential-law models were determined. The combined effect of temperature and concentration on the coefficient of dynamic shear stress can be represented by a single equation: shear stress = 2.446 × 10⁻⁷exp(0.0639C + 3613/RT)(shear rate)^{2.337 exp(−0.00707C−245/RT)}. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 82: 2784–2789, 2001     

等空时双平推流循环流动的数学模型

提出并解析了等空时双平推流循环流动的数学模型。结果表明,等空时双平推流循环流动模型的循环比 R 与其停留时间分布的无因次方差σ~2具有简单的数学关系,且满足流体返混的σ~2的一般判据。该模型除能较好地描述流体循环流动状况外,也可用于流体返混的流动模拟。     

玻璃纤维窑炉玻璃液流场数学模拟研究

玻璃纤维窑炉作为玻璃纤维生产最重要的热工设备之一,被称为玻璃纤维生产的心脏.为了实现玻璃液熔制的高效节能和玻璃液高质量的输出,需掌握窑炉中高温玻璃液的运动轨迹,对生产过程实现实时控制.通过对窑炉内玻璃液的流动状态进行模拟,可以在提高产品质量、节约能源、降低废物排放、提高单位产出率等方面得到优化.以年产8万t玻璃纤维窑炉玻璃液为研究对象,通过使用ANSYS软件对窑炉生产状态进行数值模拟,分析了模型中温度场分布、速度场分布和电功率场分布情况,同时计算了不同电助熔参数设置对窑炉内玻璃液温度场分布以及速度场分布的影响,结合生产实际提出了窑炉内部实际的玻璃液流动场优化情况.     

带有消耗量的并联系统流量分布的数学解析

本文通过将差分方程变为微分方程求解给出带有消耗量的流体流动并联系统流量分布的计算公式,可直接求得流量分布的不均匀度、最小与最大流量值等重要数据.文中列举了顺流与逆流并联系统的流量分布曲线.     

Mathematical Modeling of Swirled Nonisothermic Flow of Two-Phase Media over Permeable Surfaces

A mathematical model has been developed for the swirled nonisothermal flow of two-phase medium with a free surface along the inner wall of a permeable surface of revolution. Two types of flows have been considered, i.e., flows on rotating nozzles and on fixed circular surfaces of rotation when the medium is fed tangentially. Equations of the conservation of mechanics of heterogeneous media have been solved by the method of surfaces of equal consumption. The results of numerical calculations of flows for a conic surface have been presented.     

浸入式侧吹对铁浴式熔融还原炉流动影响的数值分析

针对铁浴式熔融还原的浸入式侧吹技术,运用CFD软件Fluent6.3对熔融还原终还原炉内的流体流动进行了数值模拟计算,分析了不同侧枪枪位以及不同喷吹流量对熔融还原炉内流动状态以及喷溅的影响.计算结果表明,低枪位侧吹(284mm)油相中含气量大,搅拌范围大,气油界面和水油界面的波动剧烈.在相同的侧枪枪位下(284mm),随着流速增大,油层扰动变大,加速水油的混合,加剧了自由表面的喷溅.侵入式侧吹会引起熔池中流体的环流,这会引起炉墙的侵蚀.     

Mathematical Modeling of Flow and Heat-Transfer Phenomena in Glass Furnace Channels and Forehearths

A three-dimensional mathematical model was developed to calculate fluid-flow and heat-transfer phenomena in a channel/forehearth system used for delivering glass from the melting end to the forming end of a continuous-glass-fiber furnace. The model allowed for a varying cross section of the delivery system and for the temperature-dependent physical properties of the molten glass. Also, a formulation was presented to calculate heat transfer by radiation at the combustion gas/glass interface. The model was used to investigate the effects of natural convection, throughput, and radiation in the glass on velocity and temperature distribution in a glass delivery system. The results showed that, although the natural convection velocities were much lower than the average velocity due to throughput, the presence of natural convection significantly affected the flow path lines in the system. The results also illustrated the distribution of surface and bottom glass streams entering a channel into different forehearths.