两流非对称中间包不同湍流控制器流场的物理模拟研究

通过水模型实验和数值模拟,研究了不同控流装置下两流非对称中间包内流体流动特性.结果表明:圆形湍流控制器与单挡墙组成的控流装置中间包液面波动大,容易发生卷渣现象;非对称长方形湍流控制器和高低挡墙组成控流装置的中间包,两流之间的平均停留时间差异是圆形湍流控制器和单挡墙组成控流装置中间包的1/3,且近长水口侧出口的平均停留时...     

三流中间包钢液流动行为的数学物理模拟

通过数学物理模拟方法研究了三流中间包在不同控流装置下的流体流动特性,并采用平均停留时间作为特征参数对多流中间包流体流动性进行评价.数值模拟结果表明：设置多孔挡墙后,中间包流体流动特征为流体通过多次循环流动到达导向孔,而后通过多次循环流动到达中间包出口.水模型实验表明：设置多孔挡墙后,三流的平均停留时间的平均值由305 s增加到573 s,增加了87.9％;而三流的平均停留时间的最大差异则由15.1％下降到11.3％.     

基于RTD曲线优化八流中间包控流装置的研究

控流装置对钢液流动特性的影响较大,采用物理模拟结合数值模拟的方法对某钢厂八流中间包进行了挡墙优化,分析了不同挡墙方案中间包的RTD曲线并进行相关计算,根据计算结果选取较优方案。水模型实验和数值模拟结果表明,原型中间包加入控流装置后流场趋于合理,钢液的停留时间比较一致。其中,V-2方案的死区体积分数小,各流一致性好,有利于均匀钢液的成分和温度,促进夹杂物上浮,综合效果好。     

四流方坯连铸机中间包控流装置的研究

采用商业软件进行数值模拟和水模实验,考察了不同控流装置对南钢四流大方坯连铸机梯形中间包内钢液流动特性的影响,确定出湍流控制器+导流墙+坝的最佳控流方式.结果表明,原型中间包存在较大的死区,且各流间的流动特性差异较大,尤其是近水口的2流、3流存在明显短路流,不仅造成包内钢液温度分布不均匀,也不利于夹杂物的上浮,影响铸坯洁净度.采用优化后的组合控流装置能够显著改善中间包内钢水的流动状态,使钢液在各流间合理分配,并延长了钢水的平均停留时间,提高活塞流体积分率,降低死区体积分率,均衡了各流间的温度分布,有利于促进铸机生产顺行和铸坯质量的提高.     

八流中间包控流装置优化水模实验

通过几何相似比为1:4.5的中间包水模实验对八流中间包在不同控流装置下的流场特性进行了模拟研究。结果表明:原型中间包内不同水口之间的流体流动特性存在很大差异,且死区比例较高;V型挡墙和C型挡墙优化方案均有效改善了中间包内流场,其中,V型挡墙优化方案优化效果最佳,使中间包死区比例由原来的29.7%降低为13.7%。     

三流板坯中间包控流装置优化物理模拟研究及应用

创新性提出新型中间包控流装置-分流岛。通过物理模拟实验，研究了三流板坯连铸机采用不同分流岛、挡墙、挡坝及湍流控制器组合时中间包内钢液流动的特性。通过实验找到了本工程三流板坯中间包优化的控流装置。采用该控流装置组合有效地均衡了各流钢水流动，改善中间包内钢水流动形态，延长钢水在中间包内平均停留时间，降低死区比例，缩小边流与中间流之间钢水流动及温度的差异，实现了均匀各流钢水成分和温度，提高钢水纯净度，保障工艺顺行。项目投产后，生产稳定，最大日产铸坯10 890 t/d,平均日产量10 000 t/d。生产厚度200 mm铸坯时，稳定工作拉速可达到1.8 m/min。各流铸坯质量优良，实现三流板坯连铸机的建设初衷。三流板坯连铸机是大转炉匹配中窄宽度板坯生产的理想选择。     

四流T型中间包内流体流场物理模拟的研究

以某钢厂四流连铸中间包为研究对象,通过物理模拟的方式,研究了中间包设计控流装置内的流体流动行为及特点,提出了中间包的优化控流结构,即采用方形波浪底湍流控制器,其导流孔仰角为25°、中孔直径为30mm、侧孔直径为50 mm,优化控流结构后,钢液在中间包内平均停留时间增加了16%,包内死区体积减小了38%,此控流组合更有效地改善中间包流体流动,有利于非金属夹杂物的上浮,均匀钢液温度,有利于提高钢坯的质量。     

两流中间包流场模拟分析

以两流中间包为研究对象,利用中间包内的挡墙侧边垂直开槽方法,使钢水沿中间包墙侧向流动,改变中间包内钢液流动方向。中间包内的钢液水平旋转后,可延长钢液在中间包内的停留时间,有利于钢液中非金属杂质的上浮,同时使得钢液的流动方向与重力引起的势流方向相反,抵消了涡流的巨大吸力,减少了非金属夹杂物的吸入,确保后序工艺的钢水的纯净度。     

八流中间包控流装置数值模拟研究

基于某钢厂八流中间包的挡墙设计方案进行了数值模拟研究,通过分析不同方案中间包内钢液的流动情况、温度分布和RTD曲线获得较优方案。结果表明,原型中间包加入控流装置后流场趋于合理,包内钢液温度分布均匀,方案2死区体积分数小,活塞区体积分数较大,综合效果好。     

中间包两相流场的数值模拟和操作优化

为了提高20#碳钢连铸管坯的产品质量，通过对气泡和非金属夹渣的形成机理以及对中间包内钢水流场数值模拟的研究分析，发现中间包的结构与操作对20#钢连铸坯的生产质量具有较大影响，因此，对中间包的结构与操作进行了优化研究，研究结果显示：(1)通过对中间包的结构优化提高了中间包的钢水液面高度，增加了钢水在中间包内的滞留时间，有利于夹杂物和气泡的消除，从而提高了钢水的均匀性；(2)改进钢水流入、流出中间包的操作，能避免钢流与空气的直接接触，减少钢水的二次氧化；(3)连铸钢水过热度的严格控制，有利于减少钢水的二次氧化和对包衬耐火材料的浸蚀，从而起到降低铸坯中非金属夹渣物的效果。采取这些措施后，2#钢连铸坯的质量取得了显著提高，设备寿命明显延长。     

连铸中间罐内流场和温度场数值模拟研究

以本钢连铸中间罐为研究对象,通过建立罐内钢液的流动的数学模型,计算出六流T型中间罐内钢液的流动状况和温度分布情况,其结果表明:在罐内中间流与边流之间钢液流速和温度分布是存在差异的.因此,确定了有利于发挥中间罐冶金功能的控流方案,为连铸稳定生产获得合格坯提供了理论依据.     

非对称二流中间包夹杂物碰撞长大行为研究

采用数值模拟方法考察了非对称二流中间包内夹杂物碰撞长大行为,计算结果表明:挡墙对中间包流场影响较大,有利于控制中间包内钢液湍流流动;安装挡墙后中间包内湍动能耗散率分布更均匀,最大湍动能耗散率为无挡墙时最大值的I/5;挡墙对中间包夹杂物空间分布影响较大;挡墙的安装有利于提高夹杂物去除率,可有效地增强对直径＞ 50的大尺寸...     

四流连铸中间包内流体流动行为的物理模拟

以某企业四流T型中间包为研究对象,建立模型与原型相识比为0.25的物理模型,并通过物理模拟方法系统研究了导流隔墙上的导流孔结构及湍流控制器结构对中间包内流体流动行为的影响。实验结果表明:优化导流孔结构及改变湍流控制器后,流体平均停留时间增加,相对增加率为21.1%;死区体积分率减小,相对减小率为32.4%;一流和二流的流动一致性增强,两流平均停留时间标准差仅为3 s。     

FTSC中间包控流装置的物理模拟

中间包内流体的流动状态对夹杂物的去除有重要的影响。依据相似原理,建立了一定相似比的薄板坯连铸中间包物理模型。比较了不同湍流控制器与堰坝组合,对中间包流体流动特征的影响,并尝试在中间包内采用坝上吹气的控流方式。结果表明:圆台型湍流控制器有效地限制了高速注流对包内流体的冲击,有利于稳定流体的流动状态。综合比较各项评价指标,坝上吹气方案的实验结果最佳。     

三流中间包中控流装置的冶金行为

中间包是连铸机中一个重要的冶金反应器,中间包内钢液流动行为直接影响着连铸坯的质量。因此,十分有必要利用水力学模型研究湍流控制器和多孔挡墙对三流中间包内流体流动的影响。研究结果表明,湍流控制器有助于提高活塞区体积分率,但是增大了死区体积分率;湍流控制器和多孔挡墙可以提高活塞区体积分率,同时减小死区体积分率;中间包内不安装控流装置或仅安装湍流控制器,中间包RTD曲线形状为细长型;而在中间包内安装湍流控制器和多孔挡墙后,中间包RTD曲线形状为矮胖型。     

非对称矩形蜗室内气流特性的实验研究

采用激光多普勒速度测量系统对 3种运行工况下后弯离心通风机非对称矩形蜗室内 1 80°子午流面上气流流动特性进行了实验测量 ,分析了测量流面不同位置处速度的分布特点 ,以及改变转速后 ,蜗室前壁、中间和后壁区径向速度及合成速度的分布。结果表明 ,蜗室中间的主流速度在不同转速下均呈抛物线型分布 ;蜗室前壁区的涡流区随转速的提高逐渐缩小最后消失 ,该处主流速度向抛物线型分布发展 ;后壁区的垂直方向气流几乎不受转速的影响。     

基于CFD数值模拟的单通道流动分析及结构优化

为探究板式换热器内流体流动不均匀问题对换热器流体分配的影响,本文利用CFD软件对板式换热器单通道单边流流动和对角流流动进行了模拟分析,发现两种流动中都存在着流动不均匀现象,两种流动中最不均匀流动发生在进出口区与换热区交界附近,相对于平均流量差异最大可达35.9%;对角流流动中相邻截面之间的流量差异最大可达30.8%。针对模拟结果,提出改变单通道分配区域的方法,来消除部分流体分流后的压降和阻力差。优化后单边流流动和对角流流动的最大流体分配差异分别为7.7%和5.5%,极大缓解了流道中分配不均匀的问题。     

一种新型液包气雾化喷嘴流场特性的研究

基于CFD技术对一种新型液包气雾化喷嘴内部的气液两相流流场进行了数值模拟,分析了该喷嘴内部气液两相流的流动特性,得到气相和液相入口压力对气液两相流流动特性的影响,并结合试验数据对模拟结果进行了验证.结果表明:当气相和液相入口压力在0.1～0.5 MPa变化时,喷嘴的出口湍流强度随气相和液相入口压力的提高而增大;提高气相入口压力有利于减小雾化粒径;提高液相入口压力有利于提高雾化粒径的均匀性.     

水平管降膜蒸发器中不同形式的布液器对内部流场流动影响的数值模拟

应用Fluent两相流VOF模型,数值模拟水平管降膜蒸发器内部流场流动的过程。提出3种不同结构的布液器,分别对蒸发器内部流动特性进行了比较分析,得到气液两相图、速度云图、XY图等。模拟结果表明:中间开孔布液器使两部分蒸发管阵产生的蒸汽通过中间蒸汽排气口疏导出去,换热面大,使液体分配较均匀,更为合理,有利于蒸发器内部整体流场的优化设计。研究结果可为降膜蒸发器的优化设计提供理论依据。     

五流不对称连铸中间包流场优化的数学物理模拟

通过水模型的正交实验和数值模拟实验分析并验证了导流隔墙的尺寸参数对国内某厂不对称中间包内部流场的影响。水模拟实验结果表明最佳的尺寸参数为:A2B3C3D3,其中A、B、D因素为显著因素,C因素对结果影响不显著。数值模拟实验对原型、改良中间包的流场和温度场进行了对比分析,表明优化后的中间包的温度场流场得到了明显改善。