新型湍流控制器对中间包钢液流场影响的数理研究

摘要

中间包内设置合理的控流装置有利于改善钢液的流动特性，本文通过物理与数学模拟的方法分析了结构挡墙和结构湍流控制器对中间包流场参数的影响，从而优化中间包流场。并运用数学模拟深入分析了新型的旋流型湍流控制器夹杂物的运动趋势对中间包流场的影响。主要结论如下：
　　(1)中间包物理模拟结果表明了6＃方案(B型湍流控制器+2＃挡墙)和8＃方案(B型湍流控制器+4＃挡墙)的流动参数最优。
　　(2)物理和数值模拟对比分析了结构挡墙对中间包流动特性和夹杂物去除率的影响，结果表明了3＃、4＃挡墙的中间包平均停留时间普遍比其它类型的挡墙的平均停留时间长，同时4＃挡墙能量损失相对较小，温度分布更为均匀，流场分布更加合理；夹杂物去除率3＃和4＃挡墙优于1＃和2＃挡墙，对于总的夹杂物去除率，3＃挡墙去除效果更佳，但对于大于150μm粒径的夹杂物，4＃挡墙去除效果最好。
　　(3)新型的旋流型湍流控制器(B型、C型)夹杂物去除率较有明显的提升；其中对于粒径小于150μm的夹杂物和总的夹杂物去除率，C型湍流控制器比 B型去除效果更好。数值模拟结果表明 C型湍流控制器能在冲击区水平截面形成旋流的速度场，并越靠近湍流控制器的水平截面旋流强度越大；夹杂物受力计算可知，夹杂物在一定范围内合外力大于零且方向指向中心，将促使夹杂物向中心聚集。

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第一章 文献综述

1.1连铸技术发展概况

1.2中间包冶金技术的发展

1.3中间包冶金研究方法

1.4中间包冶金技术研究现状

1.5本课题研究目的和内容

第二章 中间包物理与数学模型的建立

2.1 物理模型的建立

2.2 数学模型的建立

2.3中间包研究方案

第三章 中间包物理模拟实验结果及分析

3.1示踪剂显示实验

3.2中间包流场特性的影响因素分析

3.3 本章小结

第四章 数值模拟结果及分析

4.1数值模拟模型的验证

4.2挡墙结构对中间包钢液流动特性的影响

4.3湍流控制器结构对中间包钢液流动特性的影响

4.4内旋型湍流控制器流动特性分析

4.5内旋型湍流控制旋流区内夹杂物运动分析

4.6展望

4.7本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文