隨著市場對超低碳潔凈鋼的需求日益增大,RH真空吹氧技術迅速發(fā)展,該技術已成為生產(chǎn)高品質(zhì)超低碳潔凈鋼的的核心,但由于缺乏真空狀態(tài)下射流沖擊高溫熔體的基礎理論研究,致使多數(shù)RH真空用氧槍及相關工藝依賴進口。因此,開展真空狀態(tài)下超音速氧氣射流沖擊鋼液的兩相流研究,揭示沖擊過程氣液界面現(xiàn)象,為現(xiàn)場實際過程的了解提供理論基礎,將有助于RH用氧設備和技術的國產(chǎn)化。本文在對氣液兩相流特征深入分析的基礎上,構建出能夠描述高密度差兩相流的模擬算法,基于VOF兩相流模型模擬分析氧氣超音速射流沖擊鋼液面的界面不穩(wěn)定性及其引起的液面變形、噴濺和液滴的行為,探討不同馬赫數(shù)氧氣射流沖擊熔池時凹坑形狀、熔池內(nèi)部運動及噴濺行為,以揭示真空狀態(tài)下氧射流沖擊對熔體所產(chǎn)生的規(guī)律,為RH氧槍結(jié)構尺寸的確定、噴吹工藝的制定提供理論依據(jù),以實現(xiàn)RH的高效安全生產(chǎn)。通過以上研究,得出結(jié)論如下:（1）鑒于真空狀態(tài)下超音速氣體射流沖擊鋼液是一個高溫復雜多相反應過程,采用氣相與液相直接耦合的模擬算法收斂極其困難。本文對算法做出了改進,采用分區(qū)域模擬計算法,并通過文獻中的實驗結(jié)果與本文中模擬結(jié)果進行對比驗證了模擬方法的可行性。（2）開爾文... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 引言
    1.2 RH真空精煉技術
        1.2.1 RH真空精煉技術原理
        1.2.2 RH真空精煉技術的發(fā)展
    1.3 射流沖擊熔池兩相流行為研究現(xiàn)狀
        1.3.1 基于沖擊坑形貌的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 基于熔池內(nèi)部運動的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 基于液面變形與熔池內(nèi)部聯(lián)系的研究現(xiàn)狀
    1.4 研究方法
        1.4.1 物理模擬法
        1.4.2 數(shù)值模擬法
    1.5 本課題研究內(nèi)容
2.氣液兩相流數(shù)學模型及算法研究
    2.1 模型尺寸及計算參數(shù)
    2.2 氣液兩相流數(shù)學模型建立
        2.2.1 模型假設
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 多相流模型
        2.2.4 湍流模型
    2.3 邊界條件及求解方法
        2.3.1 邊界條件
        2.3.2 求解方法
    2.4 模擬算法的探討
        2.4.1 模擬算法的選擇
        2.4.2 模擬算法的驗證
    2.5 網(wǎng)格無關性檢驗
    2.6 本章小結(jié)
3.真空環(huán)境下氧射流沖擊鋼液面兩相流行為模擬研究
    3.1 真空環(huán)境下氣液界面失穩(wěn)行為的模擬研究
    3.2 不同滯止壓力下氣液兩相流相互作用模擬研究
        3.2.1 滯止壓力對氣液界面行為的影響
        3.2.2 滯止壓力對熔池內(nèi)部的影響
    3.3 不同槍位下氣液兩相流相互作用模擬分析
        3.3.1 槍位對氣液界面行為的影響
        3.3.2 槍位對熔池內(nèi)部運動特征的影響
    3.4 不同真空度下氣液兩相流相互作用模擬分析
        3.4.1 真空度對氣液界面行為的影響
        3.4.2 真空度對熔池內(nèi)部運動特征的影響
    3.5 本章小結(jié)
4.不同馬赫數(shù)氧射流沖擊鋼液面兩相流行為研究
    4.1 模型的建立
    4.2 馬赫數(shù)對沖擊坑形狀的影響
        4.2.1 馬赫數(shù)對沖擊坑深度的影響
        4.2.2 馬赫數(shù)對沖擊坑直徑的影響
    4.3 馬赫數(shù)對噴濺行為的影響
    4.4 馬赫數(shù)對熔池內(nèi)部流動的影響
    4.5 馬赫數(shù)對界面含氣率的影響
    4.6 本章小結(jié)
5.結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]RH真空精煉噴吹工藝參數(shù)優(yōu)化的物理模型研究[D]. 屠浩.武漢科技大學 2015
[4]轉(zhuǎn)爐氧槍超音速射流行為及其與熔池相互作用的數(shù)值模擬[D]. 武浩.東北大學 2013



本文編號：3687362