叶顶间隙对轴流风机性能影响的大涡模拟研究

为了研究分析叶顶间隙对轴流式通风机性能的影响,分别对1mm、2mm和4mm的三种叶顶间隙建立了三维全流道作为计算域,采用大涡模拟方法对其三维全流场进行数值模拟,得到了轴流式通风机的效率和压升随流量的变化曲线,对比分析了不同的叶顶间隙对风机性能的影响,另外,得到了叶顶泄漏涡的强度和影响区域随着叶顶间隙的增大而增大。     

连铸结晶器喂钢带工艺技术研究进展

连铸坯中心偏析、中心疏松等内部缺陷严重影响产品的力学性能,向结晶器内喂入钢带是提高铸坯内部质量的有效方法。喂入钢带对结晶器内原本复杂的多物理场产生诸多影响,涉及流动、熔化、凝固、传热及溶质输运等基础科学问题。梳理了该工艺冷钢带在热钢液中的熔化规律、喂钢带对结晶器内多物理场的影响、喂钢带对连铸坯凝固组织的影响和喂钢带工艺制度及工艺参数4个方面的研究进展,并提出了未来可能的研究方向。     

电渣重熔磁流体传热传质过程的数值模拟

建立了电渣重熔三维非稳态耦合数学模型。通过求解麦克斯韦方程组和质量、动量、能量以及溶质传输方程,得到电渣炉中渣金两相流动、温度分布、凝固和溶质分布情况。计算结果与测量值吻合的较好。     

RH精炼系统气液两相旋流现象的研究

在RH真空精炼过程中,钢液循环流量直接影响真空精炼效率.目前,高性能钢种的精炼过程面临着循环流量低,去除夹杂物不彻底等一系列问题.本文在RH真空脱气装置的水模型上升管处施加旋流以提高系统的精炼效率,通过水模型试验,比较有旋流和无旋流上升管中气液两相流体流动现象的差别.利用超声波流量计测量系统的循环流量,利用摄像机记录气液两相流动状态.结果表明,与无旋流情况相比,施加旋流后循环流量显著加大.由于离心力作用,密度小于液体的气泡和夹杂物同时积聚在管道中心区域,从而使气泡与杂质物碰撞合并的机会大大增加;同时还能够避免气泡吸附在管壁上,提高了RH真空精炼装置的寿命.     

重力势能驱动旋流冶金反应器流动特性数值模拟

重力势能驱动的冶金反应器是一种仅利用钢液本身的重力势能作为动力驱动产生旋流,借用旋流的力量对钢液进行搅拌,无需外加动力和物质的炉外精炼设备.应用CFD软件Fluent对重力势能驱动的旋流冶金反应器进行三维数值模拟,并对几何模型的建立、网格生成技术、湍流模型、离散方法、欠松弛因子及边界条件等问题进行了探讨.模拟结果表明,该冶金反应器可以产生可观的旋流,在漏斗型反应器的壁面加不同形式的叶片会产生不同强度的旋流,在已知的3种叶片形式中,前弯型叶片产生的旋流效果最佳.数值模拟所获得的轴截面上的速度分布规律与水模型实验研究结果基本吻合,验证了数值模拟的可行性,同时也为进一步研究重力势能驱动旋流冶金反应器的结构优化和冶金性能预测提供参考.     

电渣重熔过程渣/金界面行为的模拟

建立了电渣重熔体系下三维数学模型,以电渣重熔渣池、钢液为研究对象,利用Fluent商业软件,基于VOF多相流模型,对电渣重熔系统渣金两相流场进行模拟计算.计算结果表明:熔炼初期,金属电极采用薄膜熔化,从两端开始熔化并以小液滴的形式掉落,随着熔炼的进行,电极中部也开始产生小熔滴,最终在中心处形成一个大熔滴掉落,此后进入稳定熔炼期.对比不同电极端部形状,电极端部为圆头时比电极端部为平头时熔滴更容易在电极中心汇聚,渣金界面波动更大;对比不同电极插入深度,插入位置浅,熔滴通过渣层时间长,渣金界面波动更大;对比不同熔速,熔速为0.15 kg/s时,熔滴产生后,一滴一滴不连续掉落,这样熔滴可以与渣充分反应     

三喷嘴蒸汽喷射器振动分析

为分析三支管混合喷射器产生振动的位置及其影响范围,采用数值模拟方法,建立了 工业尺度喷射器三维计算模型,并用大涡模拟方法研究其内部流体的速度和压力分布.同时,探究振动处湍流的影响范围,在喷射器中、后段取三个点进行监测,并绘制三点处的速度和压力变化曲线.结果表明:喷射器在混合段产生强烈的湍流,压力变化幅度约为0.025 ...     

Modeling of Three-Phase Flows and Slag Layer Behavior in an Argon Gas Stirred Ladle

建立了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动数学模型, 利用多相流动体积法(VOF)模拟了渣层运 动行为. 模型结果再现了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动现象. 当Ar气被吹进钢包时, 在 钢液内产生气泡, 上升的气泡间 歇地冲击并突破渣层, 产生渣眼; 同时, 渣层发生波动, 波动频率随着Ar气流量的增加而增加. 参数研究显示: 220 t钢包底吹流量由100增加到 300 L/min, 渣眼直径由0.43增加到 0.81 m. 计算的无量纲渣眼面积与文献中渣眼的实 验结果很接近. Ar气喷吹期间, 渣层发生重大的变形, 近渣眼处的渣层变薄, 近钢包壁 处的渣层变厚. 渣眼周围钢液流速很大, 并导致部分渣滴卷入钢液中.     

双辊薄带连铸工艺凝固区的数值模拟

采用数值模拟方法,建立了双辊薄带连铸工艺凝固区的数学模型,对某预投产的双辊薄带连铸设备在工况下的凝固终点位置进行计算,同时对影响凝固终点的因素如浇注温度、辊速等工艺参数进行分析。结果表明:设计时将钢液出流方向左右各移2mm及拉坯速度为30m/min时,凝固区分布最佳;浇注温度的提升对凝固终点位置影响不大;辊速增加,凝固终点纵向位置逐步降低至消失。     

中空、实心电极电炉熔炼钛渣过程中电弧特性的对比研究

为了深入探究中空电极技术在钛渣电炉冶炼工艺中的优势所在,以25.5 MW钛渣电炉实际电极尺寸为基础,分别建立了中空和实心电极电弧的数学模型,模拟得到中空、实心电极电弧的电磁场、温度场和流场分布特性,研究了电流大小和电弧长度对熔池表面温度分布的影响规律。结果表明,电弧内电流密度、焦耳热值、速度和温度的较大值位于阴极斑点附近,中空电极是内外径中心线下方区域,实心电极是中心轴线附近区域。采用中空电极时,周围的电弧会向中轴线汇聚,该现象有利于提高电弧加热物料的效率。当电流值由34 kA增大到54 kA,两种情形下的熔池表面平均温度分别提升了708 K和109 K。当电弧长度由0.3 m缩短到0.1 m,两种情形下的熔池表面平均温度分别提升了2 500 K和46 K。相比于实心电极,中空电极更适合采用大电流和短弧长的运行方式,且合理控制弧长对提高中空电极电弧加热效率的效果更显著。