水口结瘤对结晶器流场影响的物理模拟

以某厂板坯结晶器为原型建立1：1的物理模型,通过监测液面波动,研究浸入式水口结瘤物对结晶器流场造成的影响。实验结果表明：水口结瘤物的存在会导致结晶器水口两侧流场的明显不对称,水口堵塞侧钢液更多集中于结晶器上部,下回流占据区域较小;未堵塞一侧漩涡卷渣出现的频率较高;较大拉速下,随着水口倾角的增大,液面平均波动逐渐减弱;拉速提高会造成水口两侧平均波高的差距变大,结瘤物脱离水口后液面恢复稳定的时间延长;结瘤物脱离瞬间会导致流场迅速恶化,影响铸坯质量。     

水口结构对板坯连铸结晶器流场的影响

结晶器内钢液流场是研究连铸机内传输行为的基础。利用数值模拟方法分析了水口结构(凹底、平底和尖底)、结晶器宽度和拉坯速度下结晶器内钢液流动规律。数值结果表明,在凹底、平底和尖底三种浸入式水口结构下,结晶器内钢液流场相似,但尖底结构水口下钢液液面速度最大,平底次之,凹底最小。随着结晶器宽底的增加,结晶器上部和下部回流区范围增大;随着拉坯速度的增加,结晶器液面速度增加,但是钢液流股对结晶器窄面的冲击位置保持不变。     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

以计算流体力学理论为基础,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,运用模型低雷诺数方程对板坯结晶器内钢液的流场进行了模拟研究.通过数值计算研究了水口浸入深度、拉坯速度等上艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响,为优化结品器内的钢液流场分布、合理设计连铸结晶器装置和指导实际生产提供了依据.     

150 mm×150 mm断面小方坯结晶器电磁搅拌磁场与流场耦合的数值模拟研究

以国内某厂150 mm×150 mm断面小方坯结晶器电磁搅拌器为研究对象,建立了描述小方坯结晶器电磁搅拌过程的电磁场与流场耦合的三维数学模型,并采用有限元软件进行求解。研究了电磁搅拌电流和频率对结晶器内钢液流动的影响规律。研究结果表明:随搅拌电流的增大,钢液的切向流速增加,上部环流区缩短,下部旋转流动区域上移并扩大,搅拌电流和频率对钢液流动的影响相反;在电磁搅拌过程中,电磁搅拌使结晶器内钢液产生旋转流动阻止过热钢液下移,减弱冲击深度,使热区明显的上移。     

膜片管通道流动与换热过程的数值模拟

采用SIMPLE算法模拟膜片管通道中的流动与换热,分析流场中出现的非线性现象以及不同管束排列方式对换热的影响。物理模型长度为185. 6 mm,高度为92. 8 mm,圆管直径为32 mm。烟气入口温度为400 K,上下两侧固体壁面温度为300 K。假设流动与换热进入充分发展阶段,雷诺数(Re)的取值范围是3 000～25 000,通入不同流速的烟气与两侧的壁面进行换热。结果表明:采用雷诺应力模型(RSM)所得的努塞尔数(Nu)与实验关联式结果最吻合,而且相对误差在5%～17%间;采用直接模拟(DNS)模拟时,稳态到非稳态的临界Re是100;在同一Re时,随着管间距减小,Nu是逐渐增加的,当Re取为25 000,管束水平间距和竖直间距均取为43. 2 mm时,通道换热能力达到最大且相应的Nu是195. 23。     

FTSC结晶器内钢渣两相运动行为的数值模拟

利用VOF方法建立两相湍流瞬态流动模型对FTSC结晶器内钢-渣界面运动和钢液流场分布进行了数值模拟计算,考察了水口结构、拉速对钢液流动及钢渣界面运动行为的影响作用。计算结果表明：采用不同结构的4孔水口进行浇注时,在结晶器内宽面方向一侧形成数量不等、位置不同的回流区;结晶器内的钢渣界面形状及出现液面裸露的位置由于水口结构的不同均有所差异。     

近终形异型坯连铸机的设计和生产工艺

总结了近终形异型坯连铸机的设计关键技术,包括钢水浇铸模式及浸入式水口设计、中间罐设计及流场模拟、结晶器设计及流场分析和热力学研究、连铸机辊列设计与计算、结晶器液压振动设计和振动参数确定、异型坯二冷凝固特点研究及二次冷却系统设计、扇形段及拉矫机和引锭杆设备设计等;概述了异型坯连铸机的生产操作要点,如钢水温度控制、钢水成分控制、结晶器保护渣优化、预防漏钢、二冷配水控制、加强设备维护和检查等;分析了异型坯的主要质量缺陷,包括表面缺陷和内部缺陷。     

导流板对霍戈文矩形燃烧器流场均匀性影响的试验和模拟研究

流场均匀性对于提高热风炉风温具有重要意义。针对双导流板结构的热风炉矩形燃烧器,采用试验和数值模拟的方法对其流场均匀性进行了研究,考察了导流板间隙对燃烧器出口流速均匀性的影响。试验和模拟结果都表明随着间隙的增大,空气流速分布的均匀性越来越好;出口截面上靠近左右两侧壁面处的流速相对中间区域较大;出口速度呈波浪状分布。模拟结果表明间隙为180 mm时,均匀性指数为0.975,出口流速均匀性最好。模拟与试验结果的相对误差最大为1.3%吻合度高。     

内装式整体浸入水口在方坯连铸机的应用实践

通过对浸入式水口堵塞机理的分析研究,提出改变外装式分段水口为内装式整体浸入水口的方案,同时进行水口几何尺寸及材质的优化选择.改进后的水口在实际生产中.连铸结晶器液面波动次数减少70％,钢中非金属夹杂物缺陷率由2.91％下降为0.5％.     

低温省煤器入口烟气流场数值模拟及优化设计

以某电厂1 000MW燃煤机组锅炉低温省煤器为研究对象,利用CFD(计算流体力学)软件进行数值模拟省煤器入口烟气流场,通过对烟道结构、导流板数量、位置及尺寸优化设计来改善流场的均匀性。模拟结果表明:优化设计可以明显改善烟气流场的均匀性,减少低温省煤器的飞灰磨损,在BMCR(锅炉最大蒸发量)工况下,锅炉省煤器三个烟道理论最大磨损速度可分别降低了20.76%、51.45%和87.65%。     

1 000 MW机组静电除尘器对粉尘颗粒脱除的数值研究

基于计算流体动力学软件FLUENT,对某电厂1 000 MW机组的电除尘器(ESP)流场、电晕电场和颗粒运动场进行三维数值模拟,其中流场的模拟采用k-ε双方程,电晕电场采用有限体积法,颗粒相运动采用拉格朗日方法,数值计算采用SIMPLE算法,在验证该数值模拟结果合理的前提下,模拟了出口压力、烟气流速、粉尘浓度及粉尘粒径对电除尘器除尘效率的影响。结果表明:粉尘脱除效率随出口压力绝对值的减小而增大,且当出口压力维持在-3 000 Pa～3 500 Pa时,电除尘器运行稳定;在较高的烟气流速下飞灰颗粒所受惯性力增大,克服电场力逃逸收尘板捕获的能力增强,使得电除尘器收尘效率降低;当烟气粉尘浓度维持在30 g/m~3时,电除尘效率最高;粉尘粒径越大,电除尘器收尘效率越高,但增长速率减缓。     

圆坯结晶器内钢液流场的数值模拟

电磁搅拌特性直接影响着结晶器内钢液流动行为。基于包含电磁力的Navier-Stokes方程,采用数值方法研究了电磁搅拌作用下的钢液流场。数值结果表明:电磁搅拌下圆坯结晶器内钢液所受电磁力呈轴对称分布,其值从圆坯边缘到中心逐渐递减,施加电磁搅拌后,钢液的冲击深度减少,结晶器液面流速增加。     

电除尘器内部流动特性的数值模拟

针对电除尘器内部流场运动规律,采用基于有限元法的COMSOL软件对电除尘器三维模型进行数值模拟,分析了主流速度和电流体动力学(EHD)流对电除尘器内部流场的影响。通过泊松方程与电流连续性方程耦合模拟电晕放电,采用稳态不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-?湍流模型求解气流流动,运用流体流动粒子追踪模块模拟粒子运动轨迹。结果表明:随着通道入口流速的增大,二次EHD流影响逐渐减小,主流流速达到1 m/s时,EHD流影响消失,主流速度占据主导地位;对于1μm粒径的粒子,随着入口流速从0.3 m/s提升到1 m/s,收集效率由48%降低到15%;有无EHD流对于粒径小于10μm粒子收集效率的影响可忽略不计。     

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%。     

不同拉速条件下FTSC结晶器内钢液流动行为的物理模拟研究

通过物理模拟研究FTSC结晶器内的钢液流动行为,考察了拉速对结晶器内液面波动、液面裸露、卷渣及夹杂物去除的影响作用。实验结果表明:在本实验条件下,使用4孔水口浇注会在FTSC结晶器内水口一侧形成4个明显的回流区。随着拉速的增加,结晶器内液面波动逐渐加剧,出现液面裸露及卷渣的几率逐渐增大,夹杂物的去除率逐渐减小。     

板坯连铸结晶器内部流场的数值模拟

连铸结晶器作为控制钢水清洁度的最后环节,结晶器液面波动不仅影响连铸生产的稳定性,还会引起卷渣、拉漏、钢水裸露氧化等。本文采用数值模拟方法,利用Fluent软件的k-ε湍流模型对板坯结晶器内钢水流动状态和液面波动规律现象进行模拟研究,分析了拉速和吹氩量对结晶器内流场的影响。结果表明:随着拉速的不断提升,钢液对铸坯窄面冲击深度不断增大,结晶器内自由液面表面流速增加,液面波动加剧;氩气量增加,钢液对铸坯窄面的冲击位置上移,液面波动剧烈程度增加,容易导致结晶器卷渣和钢水裸露氧化。     

SWRCH35K冷镦开裂原因分析及控制措施

SWRCH35K钢规格Φ6.5mm盘条在生产标准件过程中出现冷镦开裂现象,通过对开裂部位高倍及扫描电镜检测分析,并对夹杂物进行能谱分析,发现造成Φ6.5mm规格盘条开裂的主要原因是内部夹杂,夹杂物的主要成分为保护渣.通过结晶器自动加渣和开浇的自动液面稳定、浸入式水口插入深度等措施杜绝结晶器内卷渣,有效改善冷镦开裂现象.     

基于数值模拟的风生流场的量化特性及参数优化分析

为研究风生流场的量化特性,数值模拟了矩形水槽风生流场,分析了风生流数值模拟中风应力拖曳系数和垂向紊动粘性系数两个主要参数的误差。结果表明,风生流场垂向流速分布呈抛物线形,断面平均流速为零,流速回旋中心位于水深1/3处,存在最大正向流速和最小反向流速且流速比为2.41。通过分析风应力拖曳系数和垂向紊动粘性系数误差对数值模拟结果的影响,研究了快速实现风生流数值模拟参数优化的方法。对香溪河流速分布的模拟分析,验证了该流速中存在风生流场,且通过参数优化方法快速实现了风生流参数的优化,与实测值对比表明该方法的精度较高。     

基于CFD正交实验的引射雾化喷嘴仿真研究

气水比对喷雾冷却换热有重要影响,为研究不同结构和工况对引射雾化喷嘴喷雾气水比的影响,对实验中用到的环流引射雾化喷嘴,采用流体力学仿真软件FLUENT建立了环流气体辅助雾化喷嘴模型,对该喷嘴的流场进行了数值模拟。分析模拟气体压力、喷嘴的出水口伸出长度、气体环缝大小等参数对引射喷雾量的影响。结果表明:气体环缝大小对气水比影响最显著;进水管出口端的负压值随伸出长度先增加再减小,水孔伸出长度存在一最佳位置L=0.10mm;工作气体消耗量主要受气体环缝大小影响,其次是工作压力大小,水口伸出长度影响最小。     

声波法测量电站锅炉烟气流速的实验研究

对声波法测量电站锅炉烟道流速的方法进行了冷态模拟.根据时差法求气体流速的原理,实验采用可听声为信号源,结合Fluent流场模拟功能获得声源的较佳布置点,并使用直接互相关算法和经PHAT加权的广义互相关算法对声波飞渡时间进行估计,并通过涡街流量计直接测量风道的气体流速,来验证结果的正确性.结果表明:声波法测量结果与涡街流量计直接测量结果在一定程度上吻合较好,6 000~8 000Hz的扫频信号是较为理想的声源信号,PHAT算法在准确性和灵敏性上均优于直接互相关算法;声波法测量气体流速能达到较高的精度,可作为电站锅炉烟气流速在线监测的有效方法.