Fluid Flow and Solidification Simulation in Beam Blank Continuous Casting Process With 3D Coupled Model

Based on turbulent theory, a 3D coupled model of fluid flow and solidification was built using finite difference method and used to study the influence of superheating degree and casting speed on fluid flow and solidification, analyze the interaction between shell and molten steel, and compare the temperature distribution under different technological conditions. The results indicate that high superheating degree can lengthen the liquid-core depth and make the crack and breakout possible, so suitable superheating should be controlled within 35℃ according to the simulation results. Casting speed which is one of the most important technological parameters of improving production rate, should be controlled between 0. 85 m/min and 1.05 m/min and the caster has great potential in the improvement of blank quality.

窄断面异型坯工艺参数分析及改进研究

根据异型坯窄断面和宽断面生产实践中表面质量差异对比,结合两个断面结晶器流场和温度场耦合数值模拟和连铸坯凝固特性、异型坯应力分析,深入分析不同工艺参数下窄断面异型坯结晶器流场和温度场情况,为后续异型坯表面质量控制指导方向。

热流固耦合模型的瓦斯抽采模拟

根据煤体变形和瓦斯渗流的基本理论,同时考虑温度效应对瓦斯赋存和煤体变形的影响,建立了含瓦斯煤解吸、吸附作用的热流固耦合模型.应用该模型模拟研究了初始温度不同的煤层在瓦斯抽采过程中煤层温度的演化规律及抽采孔周围瓦斯压力和瓦斯含量的变化规律,其结果对于深入理解瓦斯抽采作用机理并采取相应的瓦斯预防和控制措施具有重要的理论和实践意义.

异型坯连铸机中间包水模和数模研究

通过对菜钢异型坯连铸机中间包进行水模和数模研究，得出不同内型结构条件下，中间包内钢水流场、温度场的分布规律，设计出合理的中间包内型结构，使中间包内钢水流场合理，有利于夹杂物的上浮排除，钢水温度分布均匀，同时提高了中间包的寿命，减少了因中间流温度高造成的停浇，稳定了生产。

异形坯连铸结晶器内钢水流场温度场耦合数值模拟

运用流体力学分析软件Fluent,对单双水口的500mm×300mm×120 mm异形坯连铸结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的凝固状况进行数值模拟,发现双水口模型可以减轻结晶器上部回流的强度,加快结晶器内钢液的凝固速度,这有助于提高铸坯的质量和提高拉速。

导弹发射箱传热研究

针对导弹箱式发射过程中燃气流对箱壁温度的影响,对导弹运动过程中燃气流场进行数值仿真,获取箱体内侧壁面附近燃气流的热物性参数,并根据燃气流场计算结果展开发射箱箱壁的传热研究。利用诺谟图法得到导弹发射过程中箱壁结构的温度变化情况,从而确定燃气流对发射箱箱体是否造成结构性的破坏,为发射箱的设计工作提供参考依据。

辊道窑排烟段含坯体流场和温度场特性的数值研究

利用计算流体动力学软件模拟陶瓷工业中辊道窑等连续式窑炉含坯体在内的流场和温度场时,面临处理移动坯体气固耦合传热问题的困难。为此,将瓷坯区域视作流体处理,并将瓷坯外壁设置为耦合壁面,利用FLUENT软件模拟了某辊道窑排烟段含坯体在内的流场和温度场。根据模拟结果可得:研究区域坯体表面热流密度的平均值为8983 W·m^(−2),综合换热系数的平均值为33.5 W·m^(−2)·K^(−1);可通过适当减小第2节和第3节窑内排烟口与瓷坯间的距离,根据实际情况合理调节烟道和烟管阀门开度等实现节能。

辊道窑烧成带含坯体流场和温度场的数值模拟

国内、外研究者在利用计算流体动力学软件模拟陶瓷工业中辊道窑等连续式窑炉的流场和温度场时,面临处理移动坯体气固耦合传热问题的困难,迄今罕有好的解决方法。论文研究出一种经验证有效的方法,即将瓷坯区域当做流体处理,并将瓷坯外壁设置为耦合壁面。采用该方法,利用FLUENT软件模拟了某辊道窑烧成带含坯体在内的流场和温度场,根据模拟结果得出结论:研究区域坯体表面热流密度的平均值为1248 W/m^(2),综合换热系数的平均值为97.5 W/(m^(2)·K),烟气在窑内流动的机械能损失为0.27 Pa/m;挡板上、下移动时将改变挡板前后区域瓷坯的温升速率。

含热管冷却的核电安全壳自然对流传热模拟

为了提高核电安全壳固有的安全性,设计了一种使用分离式热管的核电站安全壳非能动冷却系统。采用计算流体力学方法对安全壳小比例模型进行了三维数值模拟,得出了含有分离式热管非能动冷却系统的安全壳内的温度场和流场分布特性。结果表明:含分离式热管非能动冷却系统的安全壳内可形成以安全壳底部为热源、分离式热管蒸发段为冷源的自然对流循环;安全壳内高热源上方空间内的速度梯度相对于低热源附近的较大,这是由流体浮升力大小不同所导致的;安全壳内的蒸发段中,换热管热流密度随排数由外向内逐渐增大,各排蒸发管间的对流换热能力相差最大为7%。

超薄大断面异型坯结晶器非对称流场和温度场的优化

建立0.7∶1的水力学试验模型优化水口结构来改善超薄大断面异型坯结晶器流场,并对实际生产工况下结晶器及其二冷段内钢液的三维流场和温度场进行了数值模拟。结果表明,现有直通型水口结晶器内流场分布极不对称,结晶器内各位置响应时间相差较大,造成结晶器内温度、成分等分布不均匀。优化后的三侧孔一底孔型水口浇铸有效地解决了结晶器各位置响应时间较长且不一致的问题,有效改善了单点直通型水口浇注时的严重不对称流场,浇注侧和非浇注侧的温度差异明显缩小,沿拉坯方向的温度变化也较为合理,有利于良好凝固坯壳的形成,为实际生产提供了指导。

莱钢异型坯单点非平衡浇铸的数值模拟

采用FLUENT软件对莱钢超薄大断面异型坯直通型水口单点非平衡浇铸的流动、传热和凝固进行了耦合数值模拟,讨论了水口浸入深度、拉速和过热度等工艺参数对流场、温度场和凝固坯壳的影响。结果表明,水口浸入深度的影响较小,而拉速和过热度对浇铸侧窄面注流冲击、温度变化和凝固坯壳生长的影响较大。耦合数值模拟为实际生产工艺参数的制定提供了依据。