電磁場下鋼錠連鑄凝固傳輸行為耦合數(shù)值模擬.pdf

1、在鋼錠連鑄過程中,合金熔體的傳熱、傳質(zhì)和熔體流動是凝固過程中重要的傳輸現(xiàn)象,這些傳輸行為決定著鑄錠的結(jié)晶質(zhì)量。同時凝固過程各個傳輸現(xiàn)象之間彼此緊密關(guān)聯(lián)并相互影響,加入電磁場后會使這種耦合傳輸現(xiàn)象更加復(fù)雜。因此,研究電磁連鑄凝固過程中耦合傳輸現(xiàn)象,揭示電磁場作用下鋼凝固傳輸行為的規(guī)律,可為優(yōu)化工藝參數(shù)提高鑄件質(zhì)量提供依據(jù),具有重要的研究意義。本文以理論建模和計算機模擬為研究手段,基于本課題組已有的研究工作,將凝固傳熱、傳質(zhì)及動量傳輸?shù)鸟詈?/p>

2、傳輸統(tǒng)一模型應(yīng)用到電磁連鑄過程,以實現(xiàn)鋼錠連鑄系統(tǒng)電磁場和凝固傳輸?shù)鸟詈蟼鬏敂?shù)值模擬。為此,本論文進行了如下研究工作:建立了在電磁場與重力場共同作用下,連鑄鋼錠相對實驗室靜止坐標系以一定的抽拉速度V0運動的電磁凝固過程傳熱、傳質(zhì)與動量傳輸?shù)鸟詈蠑?shù)學(xué)模型與數(shù)值計算方法。采用FORTRAN語言編制了電磁連鑄的凝固傳輸計算程序,實現(xiàn)了電磁連鑄凝固傳輸?shù)鸟詈蠑?shù)值模擬。采用ANSYS軟件分析計算了本論文鋼錠電磁連鑄過程所施加的電磁場,包括不同強度

3、的橫向靜磁場和不同形式的行波電磁場。利用本試驗室自行研發(fā)的FORTRAN有限元/有限差數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù),將ANSYS計算的基于有限元分析的電磁場的計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為凝固傳輸計算程序可讀的有限差格式的數(shù)據(jù)。將電磁場計算結(jié)果耦合到連鑄凝固傳輸計算程序中,初步實現(xiàn)了鋼錠連鑄凝固傳輸與電磁場的耦合數(shù)值模擬。模擬結(jié)果包括:液相流場、固相分數(shù)場、洛侖茲力場、溫度場和成分場等。進行了無磁場僅重力場作用下鋼錠連鑄凝固傳輸?shù)臄?shù)值計算,表明本文所建立的相對靜止