板坯连铸机滑动水口出流特征的数学模拟(Ⅱ)

用Fluent软件研究了滑动水口滑板下方的液流回旋区域大小、水口出口主射流的出流角度、水口的有效出流面积等.结果表明,随滑板开启率(面积比)增大,滑板下方液流回旋区域的范围线性降低,在滑板开启50%～70%时,水口两侧出流角度差△θ变化不大,以后随滑板开启率进一步增大而快速下降;水口为凸型底结构或水口出口倾角较小时,两侧出流角度差较小.在水口出口,钢液大部分由出口下部流出,且在滑板不全打开时,一侧出口有效出流面积始终大于另一侧.     

水口出口结构对大方坯连铸结晶器内流体流动的影响

基于相似理论,采用0.6:1的缩小水模型研究了采用不同出口结构的水口浇注时连铸大方坯结晶器内钢液、液渣以及气泡的运动行为.结果表明,使用直通型水口浇注时,液面波动较小,液渣层分布均匀,气泡和流股的冲击深度较深,气泡上浮困难,不宜采用吹氩工艺;使用双侧孔水口浇注时,液面波动合理,液渣分布较均匀,流股及气泡冲击深度较浅,流股冲击深度较直通型水口小30 mm左右:采用四侧孔水口浇注时,液面波动均匀,液渣分布均匀且活跃,气泡和流股冲击深度很浅,气泡容易上浮,四侧孔水口适用于浇注内部质量要求较高的钢种.     

板坯连铸非对称操作工艺对结晶器液面涡流的影响

利用水模拟研究了连铸操作工艺对板坯结晶器液面涡流的影响规律,分析了各参数对液面涡流的影响. 结果表明,形成涡流的原因是表面流的湍动性造成的水口两侧表面流动量不对称和操作工艺导致的水口两侧表面流不对称. 相同拉速下,液面涡流在滑板全开启时出现的次数较不全开启时减少7~9次/min;增加水口滑板下方浇管长度对调整滑板不全开启时浇管内的液流流态有利,但对降低液面涡流出现的频度效果有限;当水口出口部分堵塞时,涡流出现的频度迅速上升,滑板开启40%和60%时,单侧出口堵塞70%时的液面涡流频率是未堵塞时的2.2和2.9倍.     

板坯连铸机滑动水口出流特征的数学模拟(Ⅰ)

针对板坯水口出流的偏流等问题,用Fluent软件对板坯连铸滑动水口的出流特征进行研究,比较分析了滑板开启率、水口滑板以下区段的长度、水口出口角度和水口底部结构对水口出流偏流现象的影响.结果显示,随着滑板开启率增大及滑板以下段水口长度增加,水口出流的偏流率逐渐降低;凸底结构的水口可获得偏流率较小的出流;水口出口倾角在30°时偏流率较小;水口入口流量对偏流率无明显影响.     

旋风汽水分离器湍流模型研究

旋风分离器内部汽-水两相流场是极其复杂的三维强旋转流流动。这给分离器内部的流场数值模拟和实验测量带来了一定的困难。针对分离器内部的这种复杂汽-水两相湍流运动,文章采用了标准κ-ε模型、RNGκ-ε 模型和雷诺应力模型（RSM）,利用贴体网格技术,模拟计算了分离器内部流动,并将计算结果与实验数据进行分析、比较,结果显示,雷诺应力模型（RSM）具有较其它两种模型更强的模拟能力．     

连铸用浸入式水口内钢液流动行为

连铸结晶器内钢液流动的控制直接影响板坯及其产品的表面及内部质量。尽管结晶器内钢液流动缘于水口钢液流动,然而很少有人研究浸入式水口内的钢液流动。本研究中,用易熔合金模型和熔钢模型通过透明浸入式水口直接观察浸入式水口内钢液流动状况。其次,测量了商用结晶器弯月面排出的氩气。在易熔合金模型实验中,位势流和塞流的出现均与氩气流速、熔融金属流速及水口直径有关。减小氩气流速、增加熔融金属流速和减小水口直径会导致水口内弯月面高度上升。通过透明石英玻璃水口观察钢水流动。位势流和塞流的出现也都与氩气流速有关。通过对结晶器弯月面净氩气流速的测量,熔钢系统中,从上滑板吹入的氩气约20％被带入水口中。因此得出结论：在传统板坯结晶器中,钢水一定充满浸入式水口,并且在普通操作中,钢流一定像塞流。     

水口倾孔倾角对异型坯结晶器流场和液面波动的影响

基于湍流与多相流模型的耦合,分析了三侧孔水口的侧孔倾角对异型坯结晶器内流场和自由液面波动的影响.结果表明,采用侧开孔型水口时,随着水口侧孔向上倾角的增大,冲击点位置向上移动,结晶器内表面流速和液面波高相应增大;水口倾角由-3°增加到15°时,结晶器z方向表面流速由0.18 m/s增加到0.24 m/s,z方向由0.10 m/s增加到0.21 m/s:水口倾角由-3°增加到15°时,结晶器z方向波高差由3.6 mm增加到5.3mm,x方向由3.3 mm增加到6.9mm.     

射流混合器内气体湍流扩散过程的CFD数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件CFX4.4对二氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟. 湍流模型采用标准k-e模型和RNG模型,模拟预测不同断面上的CO2浓度分布,并与实验结果进行比较. 结果表明,模拟预测值与实验结果基本吻合,也验证了CFD技术应用于混合扩散过程预测分析的可靠性;靠近空气一侧的CO2浓度普遍高于另一侧,当CO2平均浓度为6%时,距射流出口100 mm剖面上的浓度极差达到6%. 本研究中的气体混合湍流模型影响不明显. 采用标准k-e模型分别对两种进气方式的射流混合器内部速度场、浓度场进行模拟分析,发现T型射流混合器的混合均匀性比单边进气的射流混合器明显提高.     

长子□滑动水□成型工艺的改进

目前,尽管钢铁企业已经普遍采用了连铸工艺,但是,对于一些优质钢材,尤其是优质铸钢件,仍然采用模铸方式浇钢.由于模铸工艺的特殊性,浇钢过程要采取控流浇铸的方式,尤其在浇铸后期的补浇阶段,滑板频繁拉动,而且为半流浇注.在半流浇注过程中,由于滑板浇铸孔错位,钢水不是垂直下落,而是倾斜一定的角度,其冲刷点正好集中在滑板与下水口的接缝位置,使该处容易出现漏钢、跑钢事故.为保障模铸方式浇钢过程的安全性,将下滑板子口长度由20 mm增加至40 mm,使接缝处避开钢水冲刷点.     

用于多射流撞击式喷嘴的湍流模型比较研究

为获得多射流撞击式喷嘴数值模拟研究中常用湍流模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析了常用湍流模型计算的速度场,并与自行搭建的冷态测试实验台上测量的实验数据进行比较。结果表明:S-A模型过高地估计了交叉撞击流和主射流流动的湍流耗散,使得多射流交叉撞击形成的主射流更为平缓且更快衰减为平推流。RNG k-ε模型和标准k-ω模型计算的多射流经过交叉撞击后形成较强的主射流,RNG k-ε模型过度预测了主射流的衰减,而标准k-ω模型对主射流衰减的预测不足。标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、SST k-ω模型和RSM模型均能较好地预测轴向速度分布情况,考虑到计算量和计算稳定性,推荐采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型用于多射流撞击式喷嘴湍流流动的数值计算。     

模拟喷雾干燥的不同湍流模型比较

应用fluent软件,分别选择标准k-ε模型、RNG k-ε模型、RSM模型对喷雾干燥塔内的流场进行数值模拟,并将计算结果与实验测量值相比较,以得到最适合于喷雾干燥塔流场计算的数学模型.数值结果表明,3种模型都能较好反映塔内的流动规律,但计算数值与实测值有所差异,RNG k-ε模型模拟结果比用标准k-ε模型、RSM模型...     

用于Texaco气化炉同轴射流计算的不同湍流模型的比较

应用商业CFD软件Fluent,分别采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和RSM模型对气化炉同轴射流冷态实验台进行了数值模拟,并通过不同模型计算结果与实验结果的对比,讨论了各模型受网格质量、网格类型和边界条件的影响。通过对比发现,S-A模型和标准k-ε模型受网格质量影响最小,但准确性不高;RSM模型受网格影响较大;而RNG k-ε模型和R k-ε模型在网格划分合理的情况下,能够给出合理的结果。     

湍流模型对钝体燃烧器流场模拟的影响

湍流燃烧过程涉及燃烧反应和湍流在微小时间和空间尺度上的耦合,因此湍流模型的有效性对燃烧器流场CFD模拟的准确性有重要影响。采用5种k-ε类和k-ω类两方程模型和雷诺应力模型模拟了钝体燃烧器内冷流流场,并采用PIV测量方法进行了实验验证。比较和分析数值模拟和PIV实验结果发现,不同湍流模型的模拟结果在诸如速度分布和涡结构上存在较大差别,标准k-ε模型和RNGk-ε的模拟流场最接近本文的实验结果。     

LIMITATIONS AND EMPIRICAL EXTENSIONS OF THE k-ε MODEL AS APPLIED TO TURBULENT CONFINED SWIRLING FLOWS

Shortcomings and recommended corrections to the standard two-equation k-ε turbulence model suggested by previous investigators are presented. They are assessed regarding their applicability to turbulent swirling recirculating flow. Recent experimental data on swirling confined flows, obtained with a five-hole pilot probe and a six-orientation hot-wire probe, are used to obtain optimum values of the turbulence parameters C_μ, C₂, and σ_ε, for swirling flows. General predictions of moderately and strongly swirling flows with these values are more accurate than predictions with the standard or previous simple extensions of the k-ε turbulence model.     

除油型水力旋流分离器压降研究

:采用各向异性k-ε模型,用有限差分法,以SIMPLE算法为基础对旋流器内流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了在流量一定的情况下,随溢流比的增加,进料口与溢流口之间的压力降△Piu增大,进料口与底流出口之间的压力降△Pid几乎不变。△Piu与△Pid随进料流量的增大而增大,△Piu随溢流管孔径的减小而变大,△Pid几乎不变。通过算例与实验校验,得出各向异性k-ε模型能够模拟旋流器内湍流流场。     

Numerical modelling of the carrier gas phase in a laboratory-scale coal classifier model

The pneumatic transport of fine ideally combustible coal dust to the burner furnace is an important process in coal fired power plants. The strongly swirling air phase responsible for the particle separation and transport in a coal pulverising mill was characterised experimentally and numerically. Measurements of the swirl velocity component were taken in a scaled laboratory model of the device and compared to CFD model. In particular, an evaluation of the turbulence models used to describe the flow was performed. The modified isotropic k-epsilon turbulence models (RNG k-ε and Realizable k-ε) were compared to the anisotropic Reynolds stress model (RSM) and their ability to predict the bulk flow structure present in the classifier was assessed. The experiments showed that the swirling flow structure, responsible for coarse-fine particle classification, has several flow regimes which are governed by the areas it is bounded by. The numerical model predictions generally corroborate the results. However, a distinction in performance between the three models can be made based on accuracy, solution generation time and numerical stability. The RSM model predicted both the trends and magnitude the most accurately when compared to the isotropic models. However, the Realizable k-epsilon model, with its relatively low solution generation time, shows potential when using CFD as a classifier design optimization tool. The investigation has given some insight on single phase classifier flow and suggests a design improvement based on the results.     

分级供氧气流床气化炉冷态流场的数值模拟与实验研究

采用标准k-ε湍流模型,运用SIMPLE算法对分级供氧气流床气化炉炉内的流场进行了数值模拟,并对实验测量结果与数值模拟结果进行比较,得到两者吻合的结果。通过对模拟结果进行分析,发现炉膛内存在回流区,并不是一个简单的平推流;二次喷嘴的开启对喷嘴所在面的流场有较大影响;同时二次喷嘴的高度对炉内流场分布也有影响。     

应用SST k-ω湍流模型计算Rushton搅拌釜流场

应用SSTkω-湍流模型对Rushton搅拌釜流场进行了计算,并与文献报道实验数据以及标准k-ε模型、RNGkω-模型预测结果进行了比较。结果表明SSTkω-模型所计算的排除流量准数与实验值相差较小,桨叶区速度场与实验数据吻合较好,略优于标准k-ε模型,同时也给出了近壁区的计算结果。在湍动动能的预报上,SSTk-ω模型值与标准k-ε模型比较接近,优于RNGkε-模型,但与实验值都还不同程度地存在着一些差异。     

搅拌釜三维流场的雷诺应力模型数值模拟

引言 近年来,雷诺平均Navier-Stokes方程及其封闭方程组成的湍流模型在应用于搅拌釜复杂湍流现象的模拟上取得了成功,主要是采用标准k-ε[1]、RNG k-ε[2]等模型.