中间包流场数值模拟____李朝祥.pdf

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1、Vol.28No.2安徽工业大学学报(自然科学版）第28卷第2期April2011J.ofAnhuiUniversityofTechnology（NaturalScience)2011年4月文章编号：1671-7872（2011）02-0110-06中间包流场数值模拟李朝祥,朱进军,汪泽,王金生,邓冀威（安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山243002）摘要:利用大型流体计算软件Fluent，对马钢连铸中间包的流场进行数值模拟。将模拟计算结果与现有中间包存在的实际现象对比表明，中间包在现有结构

2、条件下分流和控流装置获得的流场分布不利于中间包钢水中夹杂物的控制和去除。通过改变原有中间包挡墙结构，从而改变中间包内流场分布，彻底改变了中间包中的流型结构，延长了流体质点的运动轨迹，增加了钢液的平均停留时间，为微型夹杂物的去除提供了有利条件。关键词:中间包；流场；数值模拟；夹杂物中图分类号：TF703.7文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1671-7872.2011.02.002NumericalSimulationofFlowFieldinTundishLIChao-xian

3、g,ZHUJin-jun,WANGZe,WANGJin-sheng,DENGJi-wei(SchoolofMetallurgyandResources,AnhuiUniversityofTechnology,Ma'anshan243002,China)Abstract:TheflowfieldofcontinuouscastingtundishatMa-steelissimulatedbylarge-scalefluidcalculationsoftwareFluent.Thecompariso

4、nsimulationresultsandactualphenomenaofexistingtundishshowthatflowfielddistributionofshuntandflowcontroldevicesundertheexistingstructuregoagainstcontrollingandremovingtheinclusionsintundish.Theimprovedtundishisproposed,inthisnewscheme,flowfielddistrib

5、utionischangedandflowstructurechangedcompletelyintundish,thetrajectoriesoffluidparticlesareextendedandthemeanresidencetimeincreasesaftertheretainingwallstructureischangedinoriginaltundish,alloftheseprovidefavorableconditionsfortheremovalmicro-inclusi

6、ons.Keywords:tundish;flowfield;numericalsimulation;inclusion中间包冶金是一项特殊的炉外精炼技术，在连续铸钢技术的发展初期，中间包只是作为钢液的储存和分[1]配器来使用。随着人们对钢精度要求的提高，中间包的冶金作用开始受到重视，要求其具有分流，连浇，减压，保护钢液，清除杂质作用。传统上冶金工艺和速率过程主要依靠实验室和现场观测。随着冶金工艺技术、相关科技的发展和市场竞争对工艺优化的要求，传统研究方法已不能适应新形势发展的需要。利用计算[2

7、]机硬件和相关的服务性软件，依靠数学模拟已经成为冶金过程研究的重要手段之一。针对马钢四钢轧中间包在实际生产中出现的冲击区小，钢水在中间包内翻腾较为严重等问题进行数值模拟、分析，提出改进方案。1模型的建立马钢四钢轧原两流连铸中间包，包长9.1m，钢液液面高1.1m，包容量为88.4t。长水口位于中间包的中心，浸入式水口则位于底部两端，距离中心3.25m处，上为塞棒。在长水口与浸入式水口之间依次布置挡墙与挡坝。计算中，以中间包的宽度方向为x轴，长度方向为y轴，高度方向为z轴，长水口轴线与包底的交点为

8、坐标原点建立坐标系，如图1。收稿日期：2010-11-08作者简介:李朝祥（1963-），男，安徽全椒人，教授。第2期李朝祥等：中间包流场数值模拟1112控制方程[3]为简化计算，对流体进行假设：(1)流体为不可压缩的粘性流体；(2)忽略中间包钢水液面的波动；(3)中间包钢水流动为稳态。[3-4]计算采用质量方程、动量方程及κ—ε方程来描叙钢液在中间包内的流动。方程为：¶(ρu)i质量方程（或称连续性方程）=0(1)¶xi¶(ρuiuj)¶pe¶éæ¶ui¶ujöù动量方程=-+êêμeffç+