底吹熔池射流振荡强化搅拌效果的数值模拟研究

为阐明底吹熔池振荡强化搅拌机制,采用VOF多相流模型模拟气液两相流动过程;结合水模型试验验证模拟结果,分析气体射流摇摆对熔体流动过程的影响。结果表明:喷吹气体在1s内即可形成稳定的竖直射流,在20 s后射流开始摇摆,炉腔内气体分布不均;氧气在熔池内体积分数最高为5.2%,稳定运行后维持在4%左右;气体射流沿炉体纵向的扰动力较为稳定(0～6 000 N),摆动频率加快,而沿炉体横向射流的扰动力呈现逐渐增加的趋势(0～150 000 N),而变化频率较为稳定(10 s内四个周期),在炉体高度方向上熔池表面开始阶段的"喷涌"现象较为明显,40 s后液面波动会维持稳定。