连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为

摘要

针对连铸结晶器内弥散氩气泡的瞬态运动和捕捉行为，发展了耦合流动-传热凝固-气泡运动的大涡模拟模型，研究了结晶器凝固坯壳内钢液的非稳态湍流场和氩气泡的瞬态运动特征。结果表明，凝固坯壳对结晶器内钢液流场有较大影响，液相区内钢液流动不对称，导致气泡的运动和捕捉位置分布不均匀；小尺寸的气泡更容易运动到液相穴较深的区域；且随着拉速的增加，气泡的穿透深度增大；将使逃逸率和滞留率达到极值时的气泡直径定义为临界直径，本研究中临界气泡直径在0.5～1 mm之间；当气泡直径大于临界气泡直径时，在给定拉速下均有较高的上表面逃逸率，以及较低的坯壳捕捉率和滞留率；而当气泡直径小于临界气泡直径时，坯壳捕捉率和滞留率随着拉速的增大和气泡直径的减小而增大。