连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为

针对连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为,发展了耦合流动-传热凝固-气泡运动的大涡模拟模型,研究了结晶器凝固坯壳内钢液的非稳态湍流场和氩气泡的瞬态运动特征.结果表明,凝固坯壳对结晶器内钢液流场有较大影响,液相区内钢液流动不对称,导致气泡的运动和捕捉位置分布不均匀;小尺寸的气泡更容易运动到液相穴较深的区域;且随着拉...     

新工科背景下PBL教学模式在工程流体力学课程中的实践

为了进一步加强新工科背景下应用型人才的培养,实现课程教学目标,提高课堂教学效果,工程流体力学课程以PBL教学模式为中心,采用雨课堂开展混合式教学,通过分组讨论、案例讲解和分析等方式帮助学生更加深入地理解相关知识点,提出理论公式并讲解,有效激发学生的学习兴趣,培养学生的实践和创新能力,以满足新工科应用型人才培养的要求。     

喷粉透气砖狭缝内气——固两相流动数值模拟

狭缝型喷粉透气砖是铁水底喷粉脱硫预处理工艺重要功能性元件,对底喷粉脱硫工艺的顺利实施影响重大.结合实际应用情况,基于欧拉-欧拉双流体和颗粒动力学理论,对喷粉透气砖狭缝内气-固两相流进行了三维数值模拟,得到狭缝内的流场、压力场和颗粒相体积分数场分布.喷粉透气砖狭缝内颗粒相体积分数非均匀段长度一般为250 mm,加速段长度一般小于250 mm,在颗粒直径为20μm时单缝内的压降最大,为2350 Pa.工业试验结果表明,底喷粉工艺脱硫效率比同类型顶喷粉工艺提高15%以上.      

不同开槽阳极铝电解槽的节能性研究

基于有限体积方法,建立三维传统阳极、纵向开槽和横向开槽阳极铝电解槽非稳态数学模型,采用磁动力流体模型(MHD)中电势法计算电磁场,把电磁力作为动量方程的源项,通过流体体积函数(VOF)法追踪电解质-铝液界面的波动,用离散相模型(DPM)追踪气泡的运动路径.对比分析传统阳极、纵向开槽和横向开槽阳极铝电解槽中电解质-铝液界面波动和气泡分布情况.结果表明,纵向开槽阳极下电解质-铝液界面波动幅度小于横向开槽阳极下的电解质-铝液界面波动幅度,且都小于传统阳极下电解质-铝液界面波动幅度.纵向开槽阳极底部的气体体积分数最小.     

双级串联电渣重熔系统电磁场和焦耳热场研究

以双级串联电渣重熔工艺中电极、渣池和钢锭为研究对象,建立了三维谐波电磁场数学模型,分析了其磁场、电磁力、电流密度和焦耳热功率密度分布.结果表明:对于双电极电渣重熔系统,临近效应占据主导,这和单电极电渣重熔系统集肤效应占主导完全不同.电流密度主要集中在渣内上半部分及两对电极的内侧,并且只有总电流的1/5～1/4流经钢锭;焦耳热的最大值出现在渣中及电极底部内侧.参数研究还发现:当频率大于等于35Hz时,在电极内部电流密度趋向线性分布;当电极侵入深度增大或渣层的厚度减小时,渣池中焦耳热的最大值增大.     

大型电渣炉短网邻近钢结构感应升温的研究

大型钢锭电渣重熔中电流达数万安培,在电渣炉附近空间会形成一个强大的交变磁场,磁场内的钢铁构件,甚至混凝土中的钢筋都要产生涡流发热,即增加了网路的电能损耗,又有损于结构件的强度.本文建立了大型电渣炉短网邻近钢结构的电磁场与温度场的耦合数学模型,并考虑了不同操作电流对钢体构件温度的影响.结果表明:在钢结构内,距离导电横臂距...     

叶片角对径向膨胀机性能的影响

膨胀机转子的叶片角分布对其流动特性有很大影响,膨胀机在运行过程中,根据工况选择合适的叶片角,可以有效提高整体性能,改善各流动参数在膨胀机中的分布情况,减少流动损失,扩大工作范围.本文利用CFD软件对膨胀机转子模型进行了三维数值模拟与分析,对转子前后缘叶片角多参数模拟.研究表明:当转子前缘叶片角偏大或者偏小时,叶片前缘与...     

薄板坯连铸结晶器非稳态湍流大涡模拟研究

本文利用大涡模拟模型分析薄板坯连铸钢液非稳态湍流特性,其中非稳态湍流流动N-S方程采用盒式函数进行滤波处理,亚格子模型采用Smagorinsky-Lilly模型.将大涡模拟结果与粒子图像测速及超声探伤结果进行分析比较来校正模型.通过对薄板坯连铸过程进行数值分析,获得了结晶器内非稳态钢液湍流的流动特征,包括流场的漩涡分布及大涡拟序结构的形成、发展、脱落和破碎过程,并发现即使水口和结晶器在几何上完全对中,结晶器内湍流分布也不对称,偏流产生是必然的,同时导致弯月面较强的波动.随着非稳态时间的延长,结晶器内钢液偏流在两侧呈现周期性变化,周期约为40 s.     

全幅二段电磁制动连铸复合钢坯的模拟研究

根据电磁连铸生产复合钢板的工艺原理，建立了一个数学模型来分析该工艺过程结晶器内两种异质钢液流动及分布特征。采用低Reynolds数湍流模型计算湍流参数，并以虚拟凝固壳来代替实际的凝固计算。根据对模拟结果的分析，提出了采用全幅二段恒稳磁场控制流动的方法。与文献中的实验结果对比证明了模型的可靠性。     

锰矿预热窑内气固换热的数值模拟

为了直观地得到某预热窑内烟气、物料的温度分布和气体流动状态,从而调整实际生产中预热窑的进气量、入口烟气速度及烟气出口压力等参数,采用数值模拟的方法建立了工业尺度的矿热炉炉顶预热窑三维模型,并用多孔介质模型和双温度方程研究窑内的温度场变化.研究结果表明:高温气体穿过进气梁上的进气孔时最大速度为45.27 m/s,与实测值44.6 m/s相差1.51％;气体入口附近形成近椭圆形的高温区域,出口附近的气体温度低于400 K,气体的热量利用率高;预热15,30,60 min时固体物料的最高温度分别为585.13,697.09,765.08 K;预热60 min时,预热窑底部出口的物料温度范围为524.8～762.29 K,实际生产中预热窑出口处物料最高温度在450～550℃范围内,符合预热窑实际工况.