An Innovative Submerged Entry Nozzle Design for Billet and Bloom Casting

Fluid flow in the mold has a significant impact on the quality of continuously cast steel products.Since it is strongly influenced by the SEN design,attention has to be paid on its geometry.In this paper the main principles of a novel SEN type will be described.Water modeling and Computational Fluid Dynamics(CFD)are applied to characterize the flow pattern under different conditions.Furthermore,the interaction with electromagnetic stirring(M-EMS)is analyzed by means of a liquid melt model.Finally,actual steel plant performance data and observations are discussed.

内交叉喷嘴内部冲击效应雾化机理研究

与传统的单圆柱孔喷嘴相比,内交叉孔喷嘴由于其具有较高的流量系数和在促进射流破碎方面的显著优势而逐渐得到应用.本研究利用OpenFOAM平台进行数值研究以讨论内交叉孔喷嘴的内部流动和射流破碎机理.采用已搭建的混合多流体准-VOF模型,对同孔径不同相交角为20°和25°的交叉孔喷嘴以及单圆柱孔喷嘴进行了多相流计算及实验验证.结果表明,计算结果与实验值有很好的一致性.与圆柱形单孔喷嘴相比,采用内交叉孔喷嘴能够有效抑制空化,提高流量系数.另外,表面波在交叉面和扩散面上的发展差异是产生扇形喷雾的主要原因.而增大内交叉喷嘴的交叉角在一定程度上可以有效提高内部冲击效应,从而促进雾化.

电磁式微流体动态混合器的动力学数值模拟

从提高电磁式聚合物膜微流体动态混合器的混合性能出发,利用结构动力学理论对聚合物膜进行数值模拟,给出了其模态及谐响应分析结果;然后将其数值模拟结果耦合在流体动力学数值模型上,利用计算流体动力学理论对微腔内液体的流动特性进行了分析,得出低阶振动模式下的Re。对以数值模拟为依据制造的混合器进行了水与红墨水的混合试验。仿真与试验获得了相吻合的研究结果:二阶振动时Re 最大;当激振力振动频率在二阶自然频率附近时,混合液体振动最剧烈,混合最理想;振动剧烈程度是由振幅、频率共同决定的。

电磁流量计的理论模型及其在干标定上的应用

本文给出了较完善的电磁流量计理论模型,并讨论了该模型应用于仪表干标定上的具体例子。计算结果和实验数据相差在1.8％以内。

SF_6喷口电弧磁流体动力学力效应的研究

在考虑电弧、气流场、电磁场三者相互作用的基础上,研究磁流体动力学力效应对电弧特性的影响,将促进对灭弧室内开断过程中各类相互作用的复杂物理现象全面的理解。

高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点,采用三维质量平均Navier-Stokes方程,空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现k-ε湍流模型,对喷管内流场进行了数值模拟,获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明:喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响;Ⅱ型喷管的设计较为合理。

压力旋流式喷嘴喷淋液膜区换热过程的数值模拟

利用Fluent软件对压力旋流式喷嘴的内外流场进行了数值模拟,以等效的二维网格模型模拟圆周对称的三维流动,多相流和湍流模型分别采用VOF和雷诺应力模型。在两种条件下,对喷嘴流场进行模拟:1气相为空气,不发生相间热质传递;2气相为饱和水蒸气,发生相间热质传递。相变模型采取Fluent中内嵌的Lee模型。将数值模拟结果同实验结果进行对比,并以数值模拟的数据对喷嘴内外流场展开分析。模拟结果显示,由于液相在喷嘴旋流室内的螺旋运动,导致喷嘴内部形成"空气芯",液相速度在喷嘴旋流室与收缩段的连接处变化剧烈;另外,发生相间热质传递条件下,流场的压力要整体稍低且速度场的速度最大值更大;液膜的传热系数沿液膜流动方向不断减小;因气相冷凝使得液膜厚度更大,液膜破碎长度也因蒸气冷凝而变得更长。

展向电磁力控制鱼雷模型湍流边界层减阻实验研究

为了减小高速鱼雷在发射过程中所受到的湍流黏性阻力(即摩擦阻力),提高鱼雷的性能,在鱼雷表面包覆电磁激活板,电磁场激励产生的展向电磁力(也称洛伦兹力)作用于鱼雷表面的湍流边界层,通过电磁体积力与湍流拟序结构的相互作用可以减小鱼雷受到的摩擦阻力;针对实验鱼雷模型,在装有盐水的水池(长25m×宽3m×高1.5m)中进行拖曳实验,实验鱼雷模型长1m,直径0.1m,头部结构为半球,尾部结构为锥体。实验结果表明:1m/s拖曳速度下(雷诺数的量级为106,特征长度为鱼雷模型长度),模型表面的流体边界层为湍流边界层,展向周期性电磁力控制作用后,鱼雷所受阻力减少17.47%,有一定的减阻控制效果。

斜切喷管性能计算

介绍了一种斜切喷管流场计算的新方法,即采用轴对称无粘流动模型,喷管喉部区域用Kliegel提出的小参数法求解,超音速段用MacCormack二步显格式空间步进求解。在流场计算的基础上,进行了斜切喷管的性能计算。