高炉热风炉联合仿真系统的研究

摘要

钢铁产业是国民经济的重要基础产业，是实现工业化的支撑产业。钢铁业的发展己进入国际市场化新阶段，在这种全球钢铁业布局调整的大格局下，我国钢铁工业也进入新一轮战略性调整期。发展节能型、环保型、循环型经济，减低消耗，增加品种，提高钢铁产品的档次和质量，对于增强我国钢铁企业在国际上的竞争能力都显得极为重要。 近年来，我国钢铁冶炼各方面生产技术取得了长足进步，如高炉利用系数、高炉寿命等方面均缩小了与国际先进水平的差距。但是最为关键的一环——热风温度的提高却不大，成为与国际先进水平差距最大之处。热风炉是提高热风温度的重要加热设备，是解决这个问题的关键所在。 本文在现有成果的基础上，研究分析了热风炉的各项重要指标，通过本文给出的仿真方法进一步优化了系统设计，有效的解决了以往热风炉仿真过程中出现的仿真模型设计困难、计算复杂度大等问题。 首先，分析了热风炉的基本组成及工作方式，对热风炉的各种仿真方式进行了简单概述，简要介绍了国内外热风炉的模型，给出了本文采用的仿真方法、仿真系统选取和建立的环境。 其次，根据实际生产情况选取适当的建模方法，对旋流顶燃式热风炉各部分进行实体建模，并在建模过程中对热风炉各部分模型进行合理简化，降低复杂度与计算量。将热风炉从物理空间映射到计算空间。 最后，简要介绍了有限体划分的方式方法，并分析了本文中采用有限体划分方法的优势，对旋流顶燃式热风炉炉体及各组成部分进行有限体划分。根据所得的数据、模型，给出旋流顶燃式热风炉的重要指标选取方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1背景与现状

1.2高炉热风炉仿真的意义

1.3本文所作的工作

第二章高炉热风炉概述

2.1热风炉研究现状和趋势

2.2顶燃式热风炉构成

2.2.1顶燃室

2.2.2燃烧器

2.2.3蓄热室

2.3顶燃式热风炉的技术特点

2.3.1顶燃式热风炉技术特点

2.3.2旋流顶燃式热风炉技术特点

第三章热风炉仿真系统

3.1高炉热风炉数学控制模型简介

3.2热风炉仿真方法

3.2.1理论分析建模方法

3.2.2现场实体模型方法

3.2.3数值计算方法

3.3基于计算流体动力学方法的联合仿真

3.3.1计算流体动力学(CFD)简介

3.3.2计算流体动力学的应用

3.3.3基于计算流体动力学方法的热风炉联合仿真

第四章热风炉联合仿真静态建模

4.1热风炉静态建模—CAD方法简介

4.1.1 CAD技术发展趋势

4.1.2 AutoCAD概述及其优势

4.1.3 Pro/ENGINEER Wildfire实体建模概述

4.1.4热风炉CAD设计

4.2虚拟炉体静态建模

4.2.1热风炉主体建模

4.2.2热风炉拱顶区域仿真设计

4.2.3燃烧器及其布置区实体建模

4.2.4蓄热室及蓄热体模型

4.2.5蓄热体细化等效建模

4.3燃气实体静态建模

4.3.1顶燃室燃气

4.3.2蓄热室湍流

第五章热风炉联合仿真有限体分析及其解算

5.1有限体分析方法研究现状与发展

5.1.1网格生成技术

5.1.2有限体划分方法

5.2计算流体动力学解算方法

5.3热风炉有限体划分及解算仿真结果

5.3.1顶燃室烟气分布仿真及分析

5.3.2蓄热室及蓄热载体仿真及分析

5.3.3燃烧器燃烧过程仿真分析

第六章结论与展望

6.1本文的结论

6.2未来的研究工作

参考文献

在校期间发表的论文

致谢

个人简历