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旋转连铸结晶器内钢液传输现象的数值物理模拟

专 业: 材料学
关键词: 旋转式连铸 凝固传热 数值模拟 有限差分可视化 k-ε模型 迭代方法
分类号: TG21
形 态: 共 87 页 约 56,985 个字 约 2.726 M内容
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内容摘要


该文针对旋转连铸结晶器在实际应用中将对浸入式水口冲击作用及保护渣的影响这一问题,采用物理模拟和数值模拟的方法,为寻求最佳的结晶器操作条件及结晶器优化设计提供可靠的理论依据。

物理模拟过程中采用二维测速仪测试水口附近速度分布,通过改变参数拉速、转速、浸入深度考察其对流场影响,找出影响流场的主要因素;数值模拟过程中根据流体动力学理论,建立控制方程,推导环形坐标系下三维数值计算方法,并对各个方程进行离散化处理,利用块修正技术与逐行迭代相结合的方法对速度进行迭代收敛计算。

研究了旋转连铸坯的传热过程,从傅立叶定律和能量平衡方程入手,建立了三维柱坐标表示的旋转连铸坯传热偏微分方程,并考虑了凝固潜热的影响……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1连铸技术的发展概况
1.1.1连铸技术的发展与现状
1.1.2旋转连铸机的特点与优势
1.2流场数值模拟概述
1.2.1计算流体力学的现状及其发展前景
1.2.2传输过程的数值计算方法
1.3连铸过程凝固传热研究概况
1.4本工作的主要研究内容
1.4.1旋转连铸结晶器内钢液流动行为的实验研究和数值模拟研究
1.4.2旋转连铸坯的热模拟实验
第二章 旋转连铸结晶器内钢液流动行为的水模型实验研究
2.1实验条件和内容
2.1.1实验条件
2.1.2实验内容
2.2实验结果及分析
2.2.1实验结果
2.2.2影响流场的因素
第三章 结晶器中流体流动的数值模拟
3.1冶金反应器中流体流动的数学描述
3.2流场的数学模型
3.2.1流场的控制方程
3.2.2湍流模型
3.3柱坐标系下求解三维湍流流场的数值方法
3.3.1数值求解流场控制方程的困难及交错网格技术
3.3.2控制方程的积分形式
3.3.3控制方程的差分形式
3.3.4压力修正方程
3.3.5计算步骤与计算框图
3.4边界条件
3.5数值计算结果及比较
3.5.1结晶器内钢液流动的主要特点
3.5.2流量对流场的影响
3.5.3浸入式水口埋入深度对流场的影响
3.5.4转速对流场的影响
3.5.5结果比较
第四章 旋转连铸结晶器中钢液流动行为的传热数学模型
4.1连铸坯的凝固过程
4.2结晶器热流计算
4.3旋转连铸坯传热的基本方式
4.4旋转连铸坯凝固传热方程的导出
第五章 旋转连铸坯凝固传热数学模型的数值解法
5.1传热微分方程的离散化
5.2旋转连铸坯温度场的计算
5.3程序中的参数处理
5.4与传统算法的比较
5.5结晶器坯壳厚度的计算和验证
5.6旋转连铸坯模拟数据的可视化
5.7模拟数据的传输
5.8映射模块的实现
5.9显示模块的实现
第六章 切分热模拟实验研究
6.1实验条件及过程
6.2实验结果及理论分析
6.3结论
第七章 结论
参考文献
附图

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中图分类: > TG21 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 铸造理论

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