140-中间包流场、钢流停留时间及夹杂物去除仿真

1. 模型展示

（1）二维模型图

 

图1 

 

图2

 

 

图4 

 

图5

说明：图1～3为二维截面图，也可作为二况图，尺寸单位mm，图2为二维工况中的过滤器。三维工况时，使用图4所示模型，截面形状和尺寸按图1布置，顶部宽度方向尺寸取为1500，且在宽度方向上由上向下收缩（截面尺寸如图5），三维工况对应的模型示意如图6、图7。且三维模型图与图1～3的二维图并非代表同一模型不同简化，此处对模型建立的构思进行讲解（仿真模型简化是进行仿真前的很重要步骤，反映构思者对现象的理解和实际研究方法，即使是同一个工程实际现象，不同的人所建立的模型也可能会有很大区别）。

 

图6 普通中间包

 

 图7含过滤器的中间包

 

2、参数

钢液密度6992kg/m3，粘性系数0.0064Pa﹒s，钢液对应入口速度1.23m/s。夹杂物为球形，密度3970kg/m3，在钢液中只受重力、浮力。不考虑其他受力，夹杂物尺寸10μm和30μm。

 

3、主要参考文献

1. 梁震江,郑万,王君驰,等. 过滤控流中间包流场及夹杂物去除的数值模拟[J]. 连铸, 2021, 46(5):11.

2. 韩春鹏、张怀军、钱静秋、陈建新. 连铸中间包内部结构优化的数值模拟研究[C]// 2020年第三届高效连铸技术及铸坯质量控制学术研讨会

 

1. 模型截图

2. 网格与边界划分

3. 钢液流速云图 如论文图5

4. 截面动态压力 如图7

5. 钢液的速度矢量图如图9

6. RTD曲线如图10

7. 夹杂物运动轨迹  图11

8. 夹杂物去除率  图12

 

 

5.2 使用多相流模型

 

并设置两相同的相（属性相同，名称不同）

 

5.3 打开湍流模型

 

 

5.5 初始化，并计算至收敛，修改为瞬态计算。

 

5.6 定义X（3630,3650），Y（-170,-150）的区域。

 

使用Patch，设置该区域fe-1相体积分数为1。

 

5.7 监测出口处fe-1相浓度变化。

 

 

打开沙夫曼模型。

 

分别设置10um和30um两种入射流。

 

 

 

 

网格与边界划分

 

钢液流速云图 如论文图5

 

截面压力 如图7

 

钢液的速度矢量图如图9

 

 

RTD停留时间曲线如图10

 

夹杂物运动轨迹  图11

 

 

 

6.2 Case1～Case3 RTD停留时间曲线比较

 

6.3 夹杂物去除率对比

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2 RTD曲线

 

7.3 夹杂物去除率统计数据