連鑄中間包最低停澆液位的研究與分析.pdf

1、連鑄中間包停澆液位主要決定于匯流旋渦產(chǎn)生時(shí)的特征高度，而關(guān)于匯流旋渦的研究，大多數(shù)都是針對(duì)具體工程的試驗(yàn)研究以及消渦措施較多，理論研究較為欠缺，研究成果難以滿足工程設(shè)計(jì)的需要，本論文針對(duì)以上情況對(duì)連鑄中間包匯流旋渦的形成機(jī)理數(shù)學(xué)解析研究分析和鋼水流動(dòng)進(jìn)行了模擬研究。
　　建立匯流旋渦的數(shù)學(xué)機(jī)理模型，假定軸對(duì)稱旋渦的運(yùn)動(dòng)特性既是徑向的函數(shù)，又是軸向的函數(shù)，應(yīng)用數(shù)學(xué)物理學(xué)中可分離變量法和特征線法的方法，克服了過(guò)去難以反映出軸向上變化的

2、缺陷;并將方程化為數(shù)學(xué)上可解的一階擬線性偏微分方程，應(yīng)用特征線法再將其轉(zhuǎn)化為常微分方程組聯(lián)解，推導(dǎo)出了速度的解析解以及渦面線方程。以本文解析解為基礎(chǔ)，分析匯流旋渦徑向和軸向變化規(guī)律，進(jìn)而確定其能較正確的反映旋渦的軸向螺旋流動(dòng)。同時(shí)，本文應(yīng)用剪切應(yīng)力分析表面張力對(duì)匯流旋渦滴渣的數(shù)學(xué)解析。
　　應(yīng)用FLUENT軟件進(jìn)行匯流旋渦的模擬仿真。通過(guò)數(shù)值模擬得到匯流旋渦的產(chǎn)生是源于出口、向上逐漸發(fā)展。在液位較高時(shí)，液面上流體流動(dòng)方向受出流口的

3、流動(dòng)影響較小主要受液面波動(dòng)影響，而鋼液流動(dòng)主要表現(xiàn)在水平方向，此時(shí)液面速度主要表現(xiàn)徑向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液位的較低時(shí)，出流口附近的流體對(duì)液體表面的影響強(qiáng)度和范圍逐漸增大，此時(shí)液面的徑向運(yùn)動(dòng)逐漸演化為徑向運(yùn)動(dòng)和切向運(yùn)動(dòng)的疊加，再加上軸向流動(dòng)，這就在出流口上方形成了圍繞中心處的螺線旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，而隨著液位不斷的降低出現(xiàn)強(qiáng)烈的虹吸現(xiàn)象，當(dāng)液位繼續(xù)下降到一定程度，虹吸現(xiàn)象的吸氣低部透過(guò)出流口即形成匯流旋渦貫通。因此防止渣滴出流就是防止和抑制匯流旋渦形成。