旋轉(zhuǎn)磁場作用下真空循環(huán)脫氣裝置內(nèi)氣液兩相流動的數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)對鋼材質(zhì)量要求的不斷提高,爐外精煉的重要作用日益提高.RH真空精煉是鋼水的爐外精煉的主要工藝之一,RH過程的精煉效率及其裝置的壽命都與RH系統(tǒng)內(nèi)鋼液的循環(huán)流動狀態(tài)密切相關(guān).RH精煉系統(tǒng)中,上升管是最易受損的部件之一.該文提出在上升管區(qū)域施加旋轉(zhuǎn)磁場,利用電磁驅(qū)動旋流來延長RH精煉系統(tǒng)的壽命,同時提高去除非金屬夾雜物的效率.上升管內(nèi)鋼水受到磁場施加的旋轉(zhuǎn)離心力,做離心運動,而氣相與非金屬夾雜物不受電磁力,被鋼水?dāng)D到上升管中心區(qū)

2、域.因此管壁的侵蝕作用減輕,并增加了氬氣泡與非金屬夾雜物的碰撞、合并機會,去除夾雜物的效率也相應(yīng)提高.數(shù)值模擬結(jié)果表明,施加磁場后,上升管內(nèi)流體受磁場力作用旋轉(zhuǎn)上升,氣相較之未施加旋流時,更加集中于上升管中心區(qū)域.均相流模型被廣泛地用于分析噴射冶金中氣液兩相流動行為,但目前還不能解決側(cè)吹裝置中氣液兩相流場計算問題,原因是使用忽略氣相動量方程的均相流模型無法將外界氣體導(dǎo)入熔體中.該文提出一種修正的均相流模型,在模型的含氣率守恒方程中引入穿

3、透速度,該速度只存在于噴嘴近的區(qū)域.其作用是將氣體導(dǎo)入流體中,在數(shù)學(xué)上并不改變含氣率守恒方程的性質(zhì),而只改變值的分布.計算實踐表明,修正的均相流模型能夠解決側(cè)吹裝置中的氣液兩相流動問題.同水模型的實驗觀察比較表明,該模型模擬的氣相分布特征同水模型觀察結(jié)果符合較好.同時,論文還研究了噴吹氬氣的入口動量和初始含氣率與循環(huán)流量的關(guān)系.循環(huán)流量隨這兩個參數(shù)的增大而增大,而它對于初始含氣率有一個飽和值.論文中的計算模型能夠?qū)κ┘有D(zhuǎn)磁場后的RH真