当传感器在远离结晶器中心位置时的流体数值模拟.ppt

内容 1. 结晶器介绍 2. 结晶器中的三项流的数值模拟 3. 不对称流体的数值模拟 4. 总结 Thanks for your listening！ * 当传感器在远离结晶器中心位置时的流体数值模拟 Reporter：Bai Yong-qiang PH.D. candidate (白永强) PH.D. tutor: Cheng Shu-sen professor (程树森 教授) School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, China （北京科技大学 冶金与生态工程学院） Cheng Shusen, E-mail: chengsusen@ Bai Yong-qiang ,E-mail: yqbai2005@163.com Fig.1 Grid plotting diagram of the mold 1.结晶器介绍 物理模拟 结晶器尺寸: 1550mm × 220mm×950mm 浸入式水口的内径: 60mm 浸入式水口的内径: 125mm 倾斜角: -15° 端口直径:75mm ×45mm 浸入深度: 150mm 浇注速度: 1.5 m/min 熔剂层厚度 : 40mm 几何尺寸和使用参数： 结晶器中三相流的数值模拟(正常状态) 简要描述了结晶器中钢水的流动状态，钢水通过浸入式水口对称地流入结晶器中，钢液冲击结晶器的狭窄壁面，从而形成两个钢水循环区。 在上层环流的钢达到熔剂与钢水的交界面，比较低层的钢水环流部分达到结晶器的最深处，然后向上流动，这两个环流的最终结果是将液态金属和夹杂物带到结晶器的中心。 上层环流直接影响熔剂与钢水交界面的浮动，而下层的环流则影响坯壳的晶体结构。这两个环流对非金属夹杂物的浮选和分布都产生很大的影响。 在此我们对熔剂和钢液的交界面的速度及波动高度的分布进行了研究，靠近狭窄壁面的助焊剂上浮到结晶器的中心，结晶器的角落处的波动高度是最大的。速度和波高是对称分布的。 Fig.2 simulation results of fluid flow 3.不对称流体流动的数值模拟(不正常状态) ?不对称因素： 3.1 在结晶器宽度方向上浸入式水口的偏转方向 3.2 在结晶器厚度方向上浸入式水口的偏转方向 3.3 浸入式水口的横向旋转角 3.4 不同高度的浸入式水口 3.5 不同宽度的浸入式水口 3.6 不同倾斜角的浸入式水口 3.7 不同堵塞状况的浸入式水口 3.1在结晶器宽度方向上浸入式水口的偏转方向 790mm 760mm Fig.3当浸入式水口从结晶器中心向右面狭窄壁面偏移15mm时的界面状态 钢水 (a)速度分布 (b)波高分布 浸入式水口偏移到结晶器的右侧，在右侧喷射到狭窄壁面所需的路程较短，且撞击点高于左边。 在结晶器较低处，右侧漩涡处（漩涡4）流通强度比漩涡3要高 ，旋涡核心漩涡4高于漩涡3 在结晶器中心平面上的漩涡4处的钢液的一部分和左侧喷入的钢液混合在一起，更多的钢液在左上部分区域再次循环，这侧的钢渣界面要高于右侧。 15mm Fig.5 结晶器中的钢液离开狭窄壁面，撞击点向右移动的特征。 3.2在结晶器厚度方向上浸入式水口的偏转方向 (a) 速度分布 (b) 波高分布 (a) Streamline (b) velocity distribution Fig.6 界面状态 Fig.6显示钢渣界面状态，由于高速的钢水沿着中心线进入结晶器+Y处一半的区域，撞击到整个壁面，钢液流动的方向改变并形成漩涡，在结晶器-Y处一半的区域浸入式水口附近出现大旋涡。 图(b)表明，在浸入式水口附近钢渣界面杂乱波动，旋涡中心是最低的，波高在结晶器角落仍然是最高的;梯度最大的波存在于速度最大的区域和结晶器的角落处，卷渣更容易出现在这些地区。 Fig.4 浸入式水口位置示意图 侧面 钢渣界面 气渣界面 (a)速度分布 (b)波高分布 Fig.7 浸入式水口旋转 2°时的界面状态 由于存在旋转角度，钢液的喷射方向不再与结晶器的宽方向的壁面平行，而是与浸入式水口的正常方向平行，整个结晶器中的流动状态是轴对称的。 图7显示界面状态。结晶器角落处的波高是最高的，一个角落里最大的波高是9毫米，比对面一个要高1?2毫米。 3.3 浸入式水口的横向旋转角 isotropic view planform 流线图 3