一、广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型(论文文献综述)
王建伟[1](2011)在《锌电解槽内电解液的水力学及数值模拟研究》文中提出在锌的生产工序中,电解沉积是能耗最高的工序,因此,降低电积的能耗对提高企业效益,使企业在竞争中占有一席之地意义重大。本课题主要研究的是电解槽内的流体流场,及改善流场的措施。依据某公司的锌电解槽,分别进行了水力学试验和数值模拟研究,以进一步观察其内部规律。水力学试验方面,依据相似原理,按照1:5的相似比采用有机玻璃制作电解槽水模型试验装置,采用水模拟电解液。利用测电导率法来获得平均停留时间(RTD),利用观察法和照相法来获取电解槽内部的流场信息。数值模拟方面,采用专业CFD商业软件Fluent对所建立的水模型进行数值模拟。并将模拟结果与水模型试验结果进行对比,来证明模拟方法的准确性和可靠性。并在该数值模型的基础上对实际工业生产上电解槽内部的电解液流场和温度场信息进行模拟预测。研究结果表明:现行生产条件下的最佳流量为2.33L/min。原水口管型在不同浸入深度和不同流量下的最佳条件是:2.33L/min,7cm。当分别使用设计制作的另外6种进液管水口管型时,从1#至6#管型,不同流量和不同深度的最佳条件分别为:2.33L/min,7cm;2.98L/min,7cm;3.58L/min,9cm;2.98L/min, 7cm;2.33L/min,9cm;2.33L/min,3cm。经综合比较后认为采用4#水口管型,控制流量为2.98L/min,浸入深度为7cm,溶液在该最佳条件下要比现行生产条件下的平均停留时间多273s。采用Fluent软件对锌电解槽的流场和温度场进行了数值模拟初步研究,结果显示:电解槽中的流体运动规律与水力学实验结果基本一直。同时预测了工业电解槽中流场和温度场,为进一步改善和优化电解槽结构、增大电解槽容量提供了合理的理论依据。
张永海[2](2010)在《T型五流非对称中间包控流装置优化的数值模拟研究》文中研究说明本文基于某炼钢厂五流非对称中间包的技术改造,对包内的控流装置进行优化设计。由于非对称结构的复杂性,如果控流装置设置不合理,不能有效将注入的钢液均匀分配给结晶器。目前使用的控流装置已不能满足生产工艺要求。利用流体力学软件Fluent对设计的16种控流装置方案数值模拟。在钢液稳定流动状态下,考虑自然对流的影响,采用描述钢液流动的连续性方程,纳维—斯托克斯方程和k=ε双方程模型,分析了有无控流装置的速度场、温度场。计算示踪剂的非稳态传质过程得到描述钢液的停留时间分布曲线和引用离散项模型对钢液中夹杂物的运动行为进行研究。结果表明:设置中间包内多孔挡板控流装置的最佳工况12,明显消除了短路流,死区的比例减少到10%,比无控流装置提高了63.6%。中间包分配区的钢液温度更加均匀,各个出口的平均温度的差值最大为2.16 C ,钢液中的夹杂物去除率为83.9% ,特别是提高了20到50μm小直径夹杂物的去除率。对有无控流装置的模拟结果研究表明:设置合理的控流装置的位置,小孔直径和开口方向的控流装置能够明显改善中间包内的流动特性,使钢水的分配均匀、降低了死区的比例、延长了钢液的平均停留时间、利于夹杂物的去除。
吴雨晨[3](2009)在《X70管线钢组织及钢中夹杂物的控制研究》文中研究说明近年来,国民经济的发展对高钢级管线钢的需求日益迫切,国内外各大钢铁企业均积极发展高钢级别管线钢。作为河北省最大的现代化钢铁企业,唐钢迫切需要开发高级别管线钢,从而填补我省该领域的空白。通过工业试验取样,研究了X70管线钢铸坯中夹杂物的数量、尺寸、形态和成分,分析了X70成品板的显微组织和力学性能,评价了现有工艺对X70管线钢组织及夹杂物的控制影响。通过Fluent软件的数值模拟,研究了1700板坯中间包内钢液流动和夹杂物运动行为,并对中间包控流结构进行分析评价和优化设计,从而为唐钢生产优质X70管线钢提供了一定的理论依据。主要结论如下:高铌X70管线钢组织为比较理想的针状铁素体,析出物主要是Nb、Ti的氮化物和碳氮化物,组织和力学性能均满足X70管线钢的技术要求。X70管线钢铸坯中显微夹杂物多为球形,分布分散,粒径较小;钢中氧含量高于其它同类产品平均值;大型夹杂物含量较高,达到了4.37mg/10kg,且粒度相对较大,多为硅铝酸盐类复合夹杂和钙铝酸盐复合夹杂。1700板坯中间包内设置控流装置能够明显改善钢液流动状态和温度分布,提高夹杂物的排除率;而拉速对中间包内钢液的流动状态影响不大。综合考虑中间包内钢液流场、温度场和夹杂物排除率三种因素,稳流器加555mm挡坝为最佳的中间包结构,可进一步改善中间包内钢液流动状态和温度分布,当量直径10150μm夹杂物的排除率提高了6.5%12.5%。
岳丽芳[4](2007)在《连铸中间包传输过程的数值模拟》文中研究指明随着炼钢技术的不断发展,对连铸钢清洁度的要求也越来越高。而中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火容器,对钢的质量有重要的影响。中间包内钢液的流动状态,对延长钢水在中间包内的停留时间,减少卷渣和改善夹杂物的上浮去除有重要的作用,直接影响着连铸坯的质量。因此,研究和分析中间包内钢液的速度场和温度场,对维持中间包内钢液的合理流动、发挥中间包的功能具有重要的理论和实际意义。本文总结了近年来国内外中间包冶金技术的发展,尤其是在中间包数值模拟方面的研究成果。在借鉴前人研究成果的基础上,以无控流装置的二流中间包为研究对象,采用数学模拟研究的方法,运用有限容积分析软件FLUENT,建立了相应的中间包数学模型。当中间包液面稳定时,钢水的流入和流出可以近似认为是一个稳定流动过程,本文通过数值模拟,计算了这个情况下等温以及非等温的速度场和温度场,并分析了密度变化对中间包内钢液流动以及温度的影响。然而,在更换钢包时(即空包过程),中间包内液面随时间会不断下降;在开始浇铸时(即充包过程),中间包内液面又随时间会不断上升,也就是说中间包内钢液的质量是随时间而改变的。在中间包空包、充包过程中,钢液的液面是一个典型的带有运动界面的非定常湍流流动问题,在稳态计算的基础上,本文通过采用VOF方法中的几何重构技术模拟了这两个过程中自由表面的变化以及速度场。本文的研究深化了人们对中间包空包、充包冶金过程机理的认识和理解,对实际生产具有指导作用。
杨小容[5](2004)在《连铸中间包内钢中夹杂物运动行为模拟研究》文中认为柳钢热轧板产品中发现有超声波探伤不合格产品,检验发现其主要原因是钢中大颗粒夹杂物含量过高。根据柳钢生产现场的实际需要,针对柳钢热轧板的这类质量缺陷,本文对该中间包冶金过程进行了模拟研究。在1:0.6缩小比例的有机玻璃模型中,对其下渣量和平均停留时间等数据进行了测定。同时使用PHEONICS软件计算了不同条件下中间包内钢液的流动情况,以验证水力学模型实验的结果,并反过来指导水模型实验。通过物理模拟和数学模拟,得出以下结论: (1)在相同中间包结构和生产条件下,中间包浇注液面高低对下渣量有一定影响,随着液面升高中间包下渣量降低;当中间包钢水液面低于一临界高度时,则会在水口附近形成汇流旋涡,容易造成卷渣。 (2)不同结构类型的中间包的卷渣临界高度是不同的。 (3)多炉连浇中的大包换包加剧了中间包内的湍流流动,明显增加了中间包的下渣量;而且下渣量随着大包换包时中间包液面高度的降低而急剧增大。 (4)通过比较不同结构中间包的下渣量和数学模拟发现,阶梯型中间包结构较佳,尤其是在采用阶梯型结构基础上增设两堰一坝的中间包结构(试验方案8),使得下渣量很少,但其平均停留时间比原结构稍短些。综合起来看,方案8的中间包结构有利于钢液的高质量浇注。 (5)同原中间包结构相比,采用阶梯型结构的中间包还可以获得提高金属收得率的效果。 (6)不论是开孔全高挡墙的原结构的中间包,还是阶梯型结构的中间包,其注流区内部强烈的注流和回流对中间包包壁的冲刷都比较严重,这会缩短中间包衬的寿命,同时由于耐材的熔损而增加了大颗粒非金属夹杂进入钢液的机会,因此要采取措施减弱注入流区的注流和回流。
萧泽强,彭世恒,程乃良[6](2000)在《中间包——一种典型的非等温反应器》文中研究说明温度差对中间包内流动的影响将直接影响中间包内许多冶金过程·在许多水模和数模研究中 ,中间包被看为一种等温反应器·研究发现 ,中间包内流动过程对温差十分敏感·物理模型实验、数学模拟和现场直接测定对温差的影响作了定性和定量研究·提出了鉴别温差影响的中间包准数 ,并给出临界值·
彭世恒,王建军,张兴中,肖泽强[7](2000)在《广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型》文中研究表明广钢中间包采用三流和入流非对称布置的结构,生产中钢水流动不稳定,温度不均匀.利用等温和非等温水模型分析了几种流动控制方案.模拟实验发现,采用带导流孔的V型堰板,可使1流和3流之间钢水平均停留时间差减少58.1%,温度差减少81.6%,死区由23.2%减至8.3%.
二、广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型(论文提纲范文)
(1)锌电解槽内电解液的水力学及数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 锌冶金发展总论 |
1.1.1 锌冶金发展史 |
1.1.2 锌资源的现状 |
1.1.3 锌资源的保护措施 |
1.2 锌的生产及消费 |
1.2.1 锌的生产 |
1.2.2 锌的消费 |
1.3 其他电解槽的研究 |
1.4 冶金反应过程的水力学模拟 |
1.5 FLUENT软件在冶金领域中的应用现状 |
1.6 本论文研究的目的、意义、内容和方法 |
1.6.1 研究的目的、意义 |
1.6.2 研究的方法 |
1.6.3 研究的内容 |
第二章 电解液流动的物理模拟及实验方案的步骤设计 |
2.1 物理模拟试验的相似定理 |
2.2 模型参数的确定 |
2.2.1. 几何相似 |
2.2.2 物理相似 |
2.3 停留时间分布(RTD) |
2.3.1 停留时间分布概念 |
2.3.2 停留时间分布的测定 |
2.3.3 试验方法 |
2.4 水模型的建立 |
2.5 试验设备及试验装置图 |
2.5.1 试验设备 |
2.5.2 试验装置图 |
2.6 水口管型及极板设计 |
2.6.1 水口管型设计 |
2.6.2 阳极板设计 |
2.7 试验方案及步骤 |
2.7.1 试验方案 |
2.7.2 试验步骤 |
2.7.3 试验前准备工作 |
2.8 本章小结 |
第三章 试验结果及分析 |
3.1 示踪剂用量的选取及试验的重现性 |
3.1.1 示踪剂用量的选取 |
3.1.2 试验的重现性 |
3.2 水力学试验 |
3.2.1 对RTD曲线的分析 |
3.2.2 现行生产条件下的水力学试验 |
3.3 不同水口管型、流量和浸入深度的水力学试验 |
3.4 在最佳条件下,不同极板水力学试验 |
3.5 本章小结 |
第四章 电解槽流场和温度场的数值模拟初探 |
4.1 数值模拟中的FLUENT软件 |
4.2 对象的描述 |
4.3 数学模型的基本假设 |
4.4 数学模型控制方程 |
4.4.1 质量方程 |
4.4.2 动量方程 |
4.4.3 标准k-ε模型的湍动能k和耗散率ε方程 |
4.5 边界条件 |
4.6 数值求解 |
4.7 数值模拟结果及分析 |
4.8 工业电解槽内的流场 |
4.8.1 生产前期的预测 |
4.8.2 生产中期的预测 |
4.8.3 生产后期的预测 |
4.9 工业电解槽内的温度场 |
4.9.1 基本假设 |
4.9.2 能量守恒方程 |
4.9.3 边界条件 |
4.9.4 数值求解 |
4.9.5 模拟结果及分析 |
4.10 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(2)T型五流非对称中间包控流装置优化的数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 中间包内的钢液流动特性 |
1.3 改善中间包流动特征的途径 |
1.4 国内外研究现状和存在问题 |
1.4.1 中间包物理模拟研究 |
1.4.2 中间包数学模拟研究 |
2 课题研究目的意义和内容 |
3 中间包物理数学模型的建立 |
3.1 物理模型的建立 |
3.1.1 研究对象 |
3.1.2 基本假设 |
3.1.3 物理模型 |
3.2 数学模型建立 |
3.2.1 控制方程 |
3.2.2 计算边界条件 |
4 计算结果和分析 |
4.1 网格划分 |
4.2 数值模拟计算和分析 |
4.2.1 中间包内部钢液流线 |
4.2.2 中间包钢液的速度场 |
4.2.3 中间包内温度场 |
4.2.4 中间包内钢液停留时间曲线(RTD)分布 |
4.2.5 钢液中夹杂物模拟 |
结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(3)X70管线钢组织及钢中夹杂物的控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 X70 管线钢生产工艺的发展 |
1.1.1 管线钢的发展概述 |
1.1.2 管线钢的生产工艺 |
1.2 X70 管线钢成分设计和组织特点 |
1.2.1 X70 管线钢成分设计及元素在钢中的作用 |
1.2.2 X70 管线钢的组织特点与强韧性机理 |
1.3 X70 管线钢中非金属夹杂物的研究 |
1.4 中间包钢液流动和夹杂物运动的研究 |
1.5 课题的研究背景 |
2 X70 管线钢的组织与性能 |
2.1 试验钢的性能 |
2.1.1 试验钢化学成分 |
2.1.2 试制钢板的力学性能 |
2.2 X70 显微组织分析 |
2.2.1 光学显微组织 |
2.2.2 SEM 显微组织 |
2.2.3 TEM 显微组织 |
2.3 析出物分析 |
2.4 小结 |
3 X70 管线钢铸坯中非金属夹杂物研究 |
3.1 研究方法 |
3.1.1 试样加工 |
3.1.2 检测分析手段 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 显微夹杂物 |
3.2.2 钢中T[O]含量 |
3.2.3 大型夹杂物 |
3.3 小结 |
4 板坯中间包钢液流动和夹杂物运动的数值模拟 |
4.1 中间包基本参数 |
4.2 中间包流场及夹杂物运动的求解方法 |
4.3 数学模型的建立 |
4.3.1 假设条件 |
4.3.2 基本方程 |
4.3.3 边界条件的确定 |
4.3.4 网格划分及数值求解 |
4.4 计算结果及分析 |
4.4.1 流场分布 |
4.4.2 温度场分布 |
4.4.3 控流装置对夹杂物运动轨迹的影响 |
4.4.4 控流装置对夹杂物排除率的影响 |
4.4.5 拉速对流场和温度场的影响 |
4.4.6 拉速对夹杂物排除率的影响 |
4.5 小结 |
5 板坯中间包结构优化 |
5.1 中间包钢液流动及夹杂物运动的缺陷 |
5.2 中间包结构优化方案 |
5.3 计算结果及分析 |
5.3.1 温度场分析 |
5.3.2 流场分析 |
5.3.3 夹杂物排除效率分析 |
5.4 优化方案总结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
导师简介 |
作者简介 |
学位论文数据集 |
(4)连铸中间包传输过程的数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
引言 |
1 绪论 |
1.1 连续铸钢与中间包技术 |
1.2 中间包内传输过程的研究方法 |
1.2.1 中间包物理研究方法 |
1.2.2 中间包数学模拟方法 |
1.3 国内外研究现状及存在的问题 |
1.4 本课题研究目标及内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 本课题的研究意义 |
2 流体传输过程的基本理论 |
2.1 控制微分方程 |
2.2 湍流流动模型 |
2.3 数值计算方法 |
2.4 控制方程离散化 |
3 中间包稳态传输过程的数值模拟 |
3.1 中间包物理模型 |
3.2 钢液及中间包壁面的物性参数 |
3.3 中间包稳态速度场计算 |
3.3.1 数学控制方程 |
3.3.2 流动边界条件 |
3.3.3 数值求解 |
3.3.4 计算结果与分析 |
3.4 中间包稳态温度场计算 |
3.4.1 数学控制方程 |
3.4.2 热边界条件 |
3.4.3 计算结果与分析 |
4 运动界面的处理 |
4.1 运动界面追踪的几种数值模拟方法 |
4.2 VOF 方法的基本原理 |
4.2.1 自由表面的数学模型 |
4.2.2 自由表面附近的插值 |
4.2.3 表面张力 |
5 中间包空包、充包非稳态传输过程的计算 |
5.1 中间包空包、充包过程的特点 |
5.2 两相流的VOF 模型 |
5.3 两相流的k-ε模型 |
5.4 计算条件 |
5.5 数值求解及网格生成 |
5.6 计算流程 |
5.7 自由表面变化与速度场的计算分析 |
结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(5)连铸中间包内钢中夹杂物运动行为模拟研究(论文提纲范文)
第一章 文献综述 |
1.1 中间包在连铸生产过程中的地位和作用 |
1.2 中间包钢液中夹杂物的运动行为 |
1.2.1 夹杂物的上浮 |
1.2.2 夹杂物的碰撞和凝并 |
1.2.3 夹杂物与耐火材料表面的粘附 |
1.3 中间包钢液的流动状态与夹杂物去除的关系 |
1.4 改善中间包中钢液流动状态、促使夹杂物去除的措施 |
1.4.1 中间包的外形结构 |
1.4.2 设置挡墙、坝及安装过滤器 |
1.4.3 气体净化技术 |
1.4.4 应用湍流控制器 |
1.4.5 各种防止下渣技术 |
1.4.6 其它相关技术 |
1.5 中间包的模拟研究 |
1.5.1 物理模拟研究 |
1.5.1.1 物理模拟研究的理论基础 |
1.5.1.2 停留时间分布的测定和计算 |
1.5.1.3 流场显示及流速测量的实验技术 |
1.5.2 数学模拟研究 |
1.5.2.1 数学模拟研究的作用 |
1.5.2.2 数学模拟研究所采用的软件 |
1.6 国内外研究现状分析 |
1.7 本课题的提出和意义 |
第二章 中间包内钢液流动的物理模拟 |
2.1 连铸机及其中间包的工艺参数 |
2.2 物理模型的建立 |
2.2.1 相似准数及模型比例的选取 |
2.2.2 实验装置 |
2.3 实验方案 |
2.4 实验方法及内容 |
2.4.1 下渣量的测定 |
2.4.2 钢液平均停留时间的测定 |
2.4.3 汇流旋涡卷渣时临界高度的测定 |
第三章 实验结果及分析 |
3.1 中间包下渣量及其影响因素 |
3.1.1 中间包结构的影响 |
3.1.2 稳定浇注时中间包液面高度的影响 |
3.1.3 控流元件的影响 |
3.1.4 多炉连浇下大包换包时的影响 |
3.2 中间包内液体的流动状态及塑料粒子在其中的运动行为 |
3.3 中间包钢液的RTD曲线及平均停留时间 |
3.3.1 理论平均停留时间的计算 |
3.3.2 中间包钢液的RTD曲线和实际平均停留时间的计算 |
3.4 水力学模型总结 |
第四章 中间包钢液流动的数学模拟 |
4.1 PHOENICS软件简介 |
4.1.1 PHOENICS软件发展及其功能 |
4.1.2 凤凰软件的基本组成 |
4.1.3 凤凰软件的几个特点 |
4.2 流场计算的基本理论 |
4.2.1 基本假设 |
4.2.2 基本方程 |
4.2.3 边界条件的处理 |
4.2.4 网格的划分 |
4.3 流场计算结果 |
4.3.1 装置有全高开孔挡墙的中间包内流场计算结果 |
4.3.2 采用阶梯型结构中间包内流场计算结果 |
4.4 数学模拟总结 |
第五章 实验室试验研究总结及对工业试验的建议 |
5.1 实验室试验研究总结 |
5.2 对工业性试验的建议 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(6)中间包——一种典型的非等温反应器(论文提纲范文)
1 中间包基本流动状态的研究 |
1.1 水模型实验 |
1.2 数学模拟分析[4] |
1.3 40 t中间包内的直接测定[5] |
2 非等温流出现的临界条件 |
3 结 论 |
四、广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型(论文参考文献)
- [1]锌电解槽内电解液的水力学及数值模拟研究[D]. 王建伟. 昆明理工大学, 2011(05)
- [2]T型五流非对称中间包控流装置优化的数值模拟研究[D]. 张永海. 内蒙古科技大学, 2010(02)
- [3]X70管线钢组织及钢中夹杂物的控制研究[D]. 吴雨晨. 河北理工大学, 2009(02)
- [4]连铸中间包传输过程的数值模拟[D]. 岳丽芳. 内蒙古科技大学, 2007(05)
- [5]连铸中间包内钢中夹杂物运动行为模拟研究[D]. 杨小容. 武汉科技大学, 2004(04)
- [6]中间包——一种典型的非等温反应器[J]. 萧泽强,彭世恒,程乃良. 东北大学学报, 2000(04)
- [7]广钢中间包流动控制的等温和非等温水模型[J]. 彭世恒,王建军,张兴中,肖泽强. 化工冶金, 2000(01)