连铸中间包空包、充包传输过程流场的数值模拟

摘要

本文对连铸中间包空包、充包传输过程流场进行了研究。文章对整个中间包空包、充包过程中的流场进行了数值模拟，采用SIMPLE算法和VOF方法相结合的方式对这一过程进行数值求解，并采用前人对三维自由表面和移动边界的处理方法，进行了空包、充包过程的研究和计算。本文成功的模拟了中间包空包、充包过程，认为前人把中间包空包、充包过程中的运动界面当成一个大平板的模拟是不合理的。在空包过程中，包内流场的主导流向是指向出水口，而在充包过程中，主导流向背向出水口，这样更有利于净化钢液。本研究进一步深化了人们对中间包空包、充包过程的认识和理解，为连铸过程的全数值模拟奠定了坚实的基础，是对中间包冶金学的进一步拓展，而且所编制的程序对类似的流体流动问题都是适用的。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

引 言

1绪论

1.1连续铸钢的地位与中间包的作用

1.2国内外研究现状和存在的问题

1.3课题提出及研究内容

1.4课题研究的目的和意义

2理论基础

2.1流体力学概念

2.2有限差分基础

3空包、充包过程的流场分析及数值模拟

3.1充包、空包过程的特点

3.2数学模型

3.3交错网格与动量方程的离散化

3.4连续性方程的离散化

3.5流场的计算

3.6边界条件

3.7离散化方程的求解

3.8算法的实现

3.9计算流程图

4运动界面的处理

4.1运动界面的追踪

4.1.1 MAC、VOF及LEVEL--SET方法的比较

4.1.2 VOF方法

4.2运动界面边界条件的处理

4.2.1速度边界条件

4.2.2压力边界条件

4.3计算中几个问题的处理

4.3.1时间步长

4.3.2 VOF方法的计算步骤

4.3.3表面张力

4.3.4壁面粘性

4.3.5算法实现

5计算实例

5.1二维溃坝

5.2三维溃坝

5.3理想流体的计算

5.4小结

6充包、空包过程的数值模拟

6.1初始条件

6.2网格的划分

6.3计算流程

6.4充包、空包过程的模拟结果1

6.4充包、空包过程的模拟结果2

7结论

参考文献

在学研究成果

致谢