漩流中间包物理和数值模拟.pdf

第6卷增刊1 过程工程学报 V01．6 Suppl．No．1 2006年4月 TheChineseJournalofProcess Engineering Apr．2006 漩流中间包物理和数值模拟 侯勤福， 王焕洋， 岳强， 邹宗树 (东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004) 摘要：通过漩流中间包物理模型实验和数值模拟，考察了漩流室直径、高度和入口流量对漩流室内和整个中间包内 流体流动的影响，得到了中间包的流动状态及浓度变化趋势和漩流室内旋转速度的分布规律，并对漩流中间包内夹杂 物的运动进行了分析．结果表明，数值模拟结果和物理模拟实验结果一致．由于漩流室加入而产生的旋转运动速度与 电磁离心中间包可比．研究结果可作为实际漩流中间包优化设计的基础依据． 关键词：漩流中间包；停留时间；浓度场；数值模拟；水模型 中图分类号：TF701．3’文献标识码：A 文章编号：1009—606X(2006)S1-0095—05 1 前言 转运动．利用因次分析法对水力学模型实验和实际生产 中旋转速度相似关系进行分析．所考虑的影响旋转速度 连铸中间包是衔接连续操作和间歇操作的关键一 的主要物理量有旋转速度、特征尺寸、体积流量和运动 环[1】．为了改善、中间包内的流动状况和促进夹杂物的去 粘度．根据Ⅱ定理进行因次分析得到描述旋转角速度关 除，人们采用了各种湍流控制装置．其中，Kawasaki钢 系的相似准数Rt(Rotation)： 铁公司利用外加电磁场使钢水产生旋转的离心中间包[2】 具有较强的夹杂物去除能力．事实上，钢液从大包流入 Rt=t3QJCO． (5) 中间包的过程中具有较大的平动能，如果能够将钢水沿 将根据相似比例计算得到的流量、速度和几何尺寸 切线方向引入一个圆柱形的型腔内，平动能将转化为旋 的关系式(2)～(4)代入式(5)，得到： 转动能，不仅能够起到湍流控制器的作用，而且还能够 生：翼：f，■“5=0．63． 实现与离心中间包相似的冶金效果．为此提出了漩流中 L2．5，』 com譬Qm 间包的设想，其可行性已经在前一阶段的工作[3,41得到 了验证． 2水力学模型实验 2．1物理模拟准数分析选择 由于中间包内的流动是强烈的湍流流动，所以采用 水模型对中间包内的流动进行物理模拟可以只考虑佛 nozzle entrynozzle chamber 1．Long 2．Submerged 3．Swirling body inletto chamber5．Weir6．Dam 罗德准数乃相等‘51． 4．Tangentialswirling 图1漩流中间包结构示意图