连铸机中间包内的流体流动

研究出一个表示连铸机中间包内的湍流流动和混合的数学模型,该模型包括求解三维湍流Navier-Stokes方程和K-ε两方程的湍流模型.对矩形断面中间包的流动参数和停留时间作出了预报,然后又用这一模型预报一般工业用的中间包流场,这种中间包的侧墙是稍有倾斜,而不是垂直的.结果表明,流场起了变化,这一点也可能对工业上的应用产生重大影响.把理论上的预报结果与水模型中的测量值作了比较.对中间包内的流场的认识也是设计最优化的依据.     

小方坯连铸6流中间包结构优化水模型研究

针对小方坯连铸6流中间包,采用模型与原型1∶3的相似比,建立水模拟系统,对原型中间包内钢液的流场分布进行评估,并研究了不同多孔挡墙及湍流器对中间包内钢液流动特性的影响.结果表明,使用湍流器能显著降低钢液的湍流强度,减少对浇注区液面的冲刷.湍流器与改进多孔挡墙(Q)组合效果最佳,可以有效地改善中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水的洁净度.     

连铸中间包全尺度物理模拟平台建立及应用研究

基于同时满足连铸水模拟实验中Re准数和Fr准数相似要求,建立了一套可全尺度模拟连铸过程流动的实验平台.利用该平台的NI图像处理与PIV粒子测速技术,对特厚板连铸用中间包内速度场、涡量场、RTD等流动特征进行研究.结果表明,中间包内流动呈现湍流漩涡状,在注流区形成一个类似"漏斗"状的涡结构,由于中间包内通道的存在,在浇注区形成2个大的环流,并对侧墙有明显冲击,非接触测量获取的RTD与数值模拟结果吻合,长的停留时间和大的死区体积表明该中间包补热的必要性.     

连铸中间包内钢液流动与传热耦合过程的计算机模拟

在开发描述中间包全内钢度流动与热三维耦合数学模型的基础上，对实际中间包内的流动和传热和过程进行了计算机模拟仿真研究，考察有了／无流动控制情况下，自然热对流对中间包内钢液流动行为的影响，对流动控制装置的功能进行了分析与讨论。     

中间包双板多孔挡墙流行控制去除夹杂物效果的模拟研究

为净化钢液、提高夹杂物在中间包内的上浮率,提出一种新型中间包挡墙流动控制形式－双板多孔挡墙流动控制。通过数值模拟方法结合水模型实验,对中间包内流体流动及夹杂物的传输行为进行了分析研究。结果表明,采用多孔挡墙流动控制可以有效地改变中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水清洁度。     

中间包内钢液流动,温度控制和夹杂物行为的数学模拟

本文介绍连铸中间包内钢液流动、温度分布和夹杂物行为等三元传输过程的三维体系数学模型及其部分计算结果．中间包内流动状态的计算结果与前人实测结果作了对照．建立中间包内各种冶金过程的综合数学模型并通过计算机进行仿真是改善中间包工作条件、提高连铸技术的有效手段．     

优化高拉速板坯连铸中间包控流装置的水模型和数值模拟

通过建立模拟高拉速板坯连铸中间包内钢液流动的水模型和数值模拟,研究了挡渣墙、坝和抑湍器等控流装置对中间包内流体流动特性的影响.结果表明,有无冲击板对中间包流动特性的影响不大,抑湍器与单墙双坝的合理搭配对中间包内夹杂物有效去除的流动特性十分重要,否则会起负面影响.提出了一个控流结构优化设计的方案.     

连铸中间包内钢液流动、传热及夹杂物行为的研究

建立基于黏性流体力学的流体流动、传热及夹杂物传输模型,以首钢第三炼钢厂2号连铸中间包为研究对象,采用数值分析的方法,进行了连铸中间包内钢液流体流动、停留时间分布及夹杂物传输行为分析.     

T型五流非对称连铸中间包内控流装置优化的水模拟实验

通过T型五流非对称连铸中间包水模拟实验,研究了控流装置对中间包内流体流动的影响。结果表明,结构合理的控流装置能够明显改善中间包内流体的流动特性,优化得出了中间包内控流装置的设计方案,为中间包内控流装置的设计提供了参考。     

三流连铸中间包钢水流场的数学物理模拟

应用商业软件CFX及水力学模型,对三流连铸中间包钢水流场进行了模拟研究,分析比较了原型中间包和改造后中间包内钢水的流动状态。结果表明:数值模拟与水力学模型结果相符;原型中间包内存在明显的短路流,死区比例大,均超过了50%;通过改造中间包控流装置后,中间包内钢水流动状态得到了明显改善,死区体积比例大大降低,死区比例均控制在20%以内,最低的仅为9.41%。通过现场试验发现:中部水口出口与边部水口出口的钢水温差最大值由改造前的5℃减小到2℃;事故率明显降低,达到了预期的冶金效果。     

双辊薄带不锈钢铸轧过程数值模拟

采用有限元法模拟了双辊铸轧不锈钢过程的流热耦合问题;分析了铸轧速度对熔池内流场、温度场的影响以及流场与温度场之间的相互影响;通过熔池内温度场及温度梯度分析了熔池内凝固的发展及其对热流密度变化的影响。此模拟结果可以为控制铸轧过程的稳定提供有效的数据。     

Al2O3��������ײ���۳�����ֵģ���·���

基于分形理论,建立了Al2O3凝聚态夹杂物分形碰撞凝聚长大新数学模型,并利用Fluent软件将此新数学模型应用于某钢铁公司冶炼铝镇静钢的中间包中,从夹杂物的分布特征角度比较了新数学模型与传统等体积球状数学模型的差异。结果表明:与传统等体积球状数学模型相比,Al2O3凝聚态夹杂物分形碰撞凝聚长大新数学模型的计算结果数值较大,且夹杂物粒子分布特征复杂;新数学模型显示出了夹杂物粒子容易在出水口和入水口富集的特征,这与实际生产中Al2O3夹杂物容易堵塞水口现象一致;实际生产中很难找到球形Al2O3夹杂物,大多是簇群状形貌夹杂物,分形维数在1.78~1.85,表明Al2O3夹杂物分形碰撞凝聚长大新数学模型具有一定的现实意义。     

On the gas dynamics of HVOF thermal sprays

An experimental study of the gas-dynamic aspects of the high-velocity oxyfuel (HVOF) thermal spray process has been performed using commercially available HVOF equipment (Hobart-Tafa JP-5000, Ho-bart-Tafa Technologies, Inc., Concord, NH). Optical diagnostic techniques, including microsecond-expo-sure schlieren and shadowgraph imaging, were applied to visualize the hot supersonic jet produced by this equipment without particle injection. Rapid turbulent mixing of the jet with the surrounding atmos-phere was observed, which is an issue of concern in coating quality due to the possibility of oxidation of sprayed particles. This mixing appears to be a function of the ratio of densities of the hot jet and the cold atmosphere as well as a function of the velocity of the jet, rather than one of combustion-chamber pres-sure or barrel length. The supersonic core of the HVOF jet dissipates rapidly due to the mixing, so that the jet is no longer supersonic when it impinges on the target surface being sprayed. Secondary issues also observed in this study include strong jet-noise radiation from the HVOF plume and the entrainment and induced bulk motion of the surrounding air.     

双辊铸轧不锈钢薄带的三维有限元数值模拟

采用三维有限元法模拟了双辊铸轧不锈钢过程的流热耦合问题,分析了铸轧速度以及浇铸温度对熔池内流场、温度场的影响,给出了凝固过程中熔池与铸轧辊之间的热流密度变化趋势及凝固终子位置随浇铸温度的变化规律,模拟结果与实验数据比较吻合。     

电火花自动强化过程中电弧飘移的研究

电火花自动强化研究过程中,观察到了火花放电时电弧飘移的现象,运用焊接电弧的阴极斑点原理解释了此现象。并揭示电弧漂移现象与电极压力、线速度、电容量及电极尺寸等参数有关。通过研究可知,选择合适的工艺参数,可解决电弧飘移导致的强化层质量缺陷。     

Significance of gate geometry and injection speed on the flow behaviors of molten Al alloy during die filling

The effects of injection speed and gate geometry on the flow behaviors of molten Al alloy (Newtonian fluid) were investigated by direct observations of the flow patterns during die filling. High-speed photography was employed to record the real time flow patterns of the molten metal during the die filling sequence. Qualitative assessments of the critical gate speed were made based on the experimental results. The experimental results were also compared with results predicted based on the Reynolds number. Although the critical gate speed varies depending on the gate geometry, a gate speed of ≈0.5 m/s is considered optimal to control the flow behavior of the melt in a planar flow during die filling.     

薄板坯连铸中间包流场数值模拟与优化

基于CFD仿真平台对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化,湍流控制器是中间包流场的主要元件,设计、分析了痰盂型湍流控制器的内径、高度等参数与冲击区湍动能的关系;研究了痰盂型湍流控制器配合不同设置挡墙挡坝的中间包结构,得到了最佳的中间包结构。     

氧气顶吹转炉中二次燃烧现象的数学模型

开发了包括K-ε双方程湍流模型、燃烧反应的混合分数f和湍流燃烧浓度波动g的三维湍流燃烧数学模型,并应用于氧气顶吹转炉的二次燃烧过程中,在未涉及到辐射传热、多相流动以及有限反应速率等问题的情况下,得到了氧气顶吹转炉中二次燃烧时废气的流动方式,温度分布及火焰形状等结果,还研究了氧枪的高度和二次吹氧孔的水平夹角对冶炼的影响。     

基于FLUENT的TIG焊瞬态熔池三维形态的数值模拟

根据流体力学和传热学原理,建立了 TIG 焊瞬态熔池三维数值分析模型.电弧热源模型采用典型的高斯热源分布模型,模型考虑熔池液态金属对流传热、熔池外工件的固态导热、焊接过程中的相变潜热、熔池流体的紊流特性、材料的热物理性能参数随温度变化等因素.用 enthalpy-porosity 方法处理工件熔化/凝固过程中的问题,FLUENT RNG k-ε湍流模型对 TIG 焊熔池模型进行求解.给出了熔池形状的可视化图形结果,熔池形状特征参数随时间的动态变化.结果表明,计算值与实测值吻合良好.

Abstract：

Based on theories of fluid dynamics and heat zransfer, a transient three-dimensional model of TIG weld pools is established, in which Gaussian distribution is used to describe the heat flux source of arc. Many factors are considered in the model including the convective heat transfer of liquid metal and the heat conduction of solid metal, latent heat in welding process, the turbulence characteristics of welding pool fluid, material thermo physical properties as the function of temperature and so on. The enthalpy-porosity technology is adopted to solve the problem with workpiece phase transformation. The graphics results of weld pools and the variation of shape parameters with time are given by using FLUENT RNG k-ε model to calculate the TIG wielding pool. The experiments show that the calculated results agree well with measured value.