大方坯连铸结晶器内钢液行为的数值模拟开题报告

《大方坯连铸结晶器内钢液行为的数值模拟开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、重庆科技学院毕业设计（论文）开题报告题目大方坯连铸结晶器内钢液行为的数值模拟学院冶金与材料工程学院专业班级冶金普学生姓名XXX学号XXX指导教师XXXXXX2011年3月17日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪

2、贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少2000字，其余内容至少1000字。毕业设计(论文)开题报告1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析1.1本课题研究的目的收集结晶器、浸入式水口的结构尺寸和相关工艺参数，利用ANSYS软件建立描述结晶器内钢液流动和传热的三维有限元模型；应用计算流体力学（CFD）的基本理论，建立描述结晶器内钢液流动和传热的三维数学模型。重点研究

3、分析单孔直筒型水口和双侧孔水口的不同倾角、水口插入深度以及拉速，温度对结晶器内钢液流动的影响，为优化结晶器内钢液的流场、温度场和浸入式水口的结构及确定合理的工艺参数提供科学依据。1.2本课题的研究意义如今，中国的钢铁产量和生产能力持续递增，而随着连铸技术的发展和国内外市场的激烈竞争，对连铸坯的冶金质量和连铸生产的控制技术都提出了很高的要求。在连铸坯的表面和内部缺陷与铸型内的流动情况密切相关，从浸入式水口流出的液体金属对结晶器的窄面具有冲刷作用，并将非金属夹杂物及气泡卷入，造成连铸坯的内部缺陷。同时，

4、弯月面的不稳定流动也会将保护渣卷入铸型内，从而降低连铸坯的冶金质量。这些现象在高速连铸的情况下尤为显著，严重恶化了连铸坯的质量。因此如何改善结晶器内的流动状态成为提高连铸坯的内外质量和生产率的核心环节。在连铸过程中，影响结晶器内钢液行为的因素很多，如浸入式水口(SEN)插入深度、水口侧孔倾角和拉速，温度等。结晶器内钢液液面波动过大，引起卷渣、裂纹等缺陷；浸入式水口结构尺寸或插入深度不合适，引起夹渣、夹杂、裂纹等表面质量缺陷。了解结晶器内钢液流动和传热的特征，以便更好地控制结晶器内钢液的流动及传热的形

5、态，从而得到高质量铸坯。1.3本课题的研究现状分析1.3.1国外研究现状分析Thomas等[1]假定凝固厚度，分析了板坯结晶器内的时均流场及湍流特性，他们直接采用标准的湍流模型结合壁面函数模拟流场，使用商业软件FIDAP进行求解并使用水模型进行了验证。HuangX和ThomasBG[2]利用商业软件FIDAP，研究热量传输问题的时候，应用双方程模型研究板坯中三维紊流流动，在动量方程的右边重力项中考虑了热浮力的作用，得到了比较符合实验数据的结果，并把结果应用于温度场的非耦合求解。Szekely和Asa

6、i[3]将单方程紊流模型和Spalding的离散化方法第一次应用到结晶器内钢液流动数值模拟，编制程序模拟了方坯连铸结晶器中二维情况下的流动。YANGHongliang等[4]求解了三维情况下的流场和温度场耦合模型。采用了k-e双方程紊流模型，把固液两相区处理为多孔介质。1.3.2国内研究现状分析于海岐，王波，王宝峰等[5]按1∶2比例，通过多普勒激光测速仪(LDV)测试了水口插入深度130～170mm、水口侧孔倾角－30°～10°时640mm×90mm水模型结晶器的流场，并用FLUENT软件进行了数

7、值模拟。结果表明，浸入式水口插入深度和水口侧孔倾角增大，有利于稳定钢液自由液面的波动，但增加了向下流股的冲击深度，大量热钢液下流，不利于夹杂物上浮。于海岐，李慧琴，王宝峰等[6]应用计算流体力学(CFD)的基本理论，利用大型商业软件FLUENT建立了1个板坯结晶器的三维有限体积模型，对板坯结晶器内的钢液流动进行了三维数值模拟。重点研究了浸入式水口插入深度、水口侧孔倾角和拉速等工艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响。结果表明:改变这些影响因素在一定程度上可以起到改善钢液流动状态的目的，但通过改变这些影响

8、因素并不能完全实现对结晶器内钢液流动状态的有效控制，尤其是对液面波动和对窄面冲击强度的控制。雷方，赫冀成，李宝宽[7]采用有限差分法和湍流模型对板坯连铸机结晶器内钢液的流动进行了数值计算分析了双侧孔浸入式水口射流角度、连铸速度、以及水口浸入深度等操作和设计参数对流场的影响。刁江，谢兵，李玉刚等[8]运用FLUENT软件，对断面150mm×460mm的板坯结晶器钢液流场进行了数值模拟，研究了不同水口侧孔面积和长宽比条件下流场的变化情况，并对倾角和插入深度等参数进行了优化