聚合射流氧枪燃气伴随流的数值模拟

发布时间：2021-04-04 21:05

　　聚合射流技术作为一种新型的吹氧技术，因其能达到比传统超音速射流更显著效果而受到广泛关注，并在世界范围内得到推广应用。电炉用聚合射流氧枪已陆续应用于我国各大钢厂，并且已经在实践中证明了此项技术的先进性，但是对于此项技术在转炉上的应用研究甚少。目前对聚合射流氧枪的研究大都集中在冷态的射流特性等方面，对于热态的燃气伴随流的研究却很少，本文对聚合射流氧枪的燃气伴随流进行数值模拟，为聚合射流氧枪的设计优化和生产操作提供一定的依据。本文以某钢厂120t转炉的聚合射流氧枪为研究对象，建立物理模型，选择合适的数学模型，通过数值模拟对聚合射流做基础研究，并研究不同的结构参数和工艺参数对燃气伴随流长度的影响。结果表明：（1）聚合射流对周围气体卷吸小，能在很长距离内仍保持出口直径和速度，势能核心区变长。（2）在相同条件下，随着伴随气体分子量的减小，对主氧气射流的保护作用越强，能减少其对周围气体的卷吸，减缓速度衰减。（3）影响燃气伴随流长度的结构参数主要有燃料孔宽度、燃料孔与副氧气孔的间距和夹角等。随着燃料孔宽度的增大，燃气伴随流长度逐渐增加；随着燃料孔与副氧气孔间距的减小，燃气伴随流长度逐渐增加；燃料孔与副... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
1. 绪论
    1.1 引言
    1.2 转炉氧枪概述
        1.2.1 转炉炼钢用氧技术的发展
        1.2.2 转炉氧枪的发展
        1.2.3 氧枪喷头设计的主要要求
        1.2.4 氧枪主要参数的选择
    1.3 聚合射流氧枪
        1.3.1 聚合射流技术的概述
        1.3.2 聚合射流氧枪
        1.3.3 聚合射流氧枪在转炉中的应用
        1.3.4 聚合射流氧枪在电炉中的应用
        1.3.5 聚合射流氧枪在国内的应用前景
    1.4 燃料燃烧
        1.4.1 燃烧概述
        1.4.2 燃烧方式与火焰结构
        1.4.3 气体燃料的扩散燃烧
        1.4.4 湍流扩散燃烧
    1.5 课题研究的内容和创新性
        1.5.1 课题研究的内容
        1.5.2 课题研究的创新性
2. 聚合射流的理论基础
    2.1 一维可压缩流理论
    2.2 高温下射流的流动特性
    2.3 自由射流的沿程卷吸
    2.4 聚合射流的特性
    2.5 射流扩散火焰
        2.5.1 层流射流扩散火焰
        2.5.2 湍流射流扩散火焰
3. 聚合射流氧枪模型的建立
    3.1 氧枪喷头尺寸的确定
        3.1.1 马赫数的选择及单孔供氧流量的计算
        3.1.2 拉瓦尔喷管各部分尺寸的确定
    3.2 物理模型的建立及网格的划分
        3.2.1 建立物理模型
        3.2.2 划分网格
    3.3 数学模型的建立
        3.3.1 基本控制方程
        3.3.2 湍流模型
        3.3.3 传热模型
        3.3.4 组分传输模型
        3.3.5 非预混燃烧模型
    3.4 边界条件选取
4. 数值模拟的结果及分析
    4.1 聚合射流氧枪的基础研究
        4.1.1 传统超音速射流与聚合射流的比较
        4.1.2 不同的伴随气体对聚合射流流场的影响
    4.2 影响燃气伴随流长度的结构参数
        4.2.1 不同的燃料孔宽度对燃气伴随流长度的影响
        4.2.2 不同的孔间距对燃气伴随流长度的影响
        4.2.3 燃料孔与副氧气孔的夹角不同对燃气伴随流长度的影响
    4.3 影响燃气伴随流长度的工艺参数
        4.3.1 不同的燃料成分对燃气伴随流长度的影响
        4.3.2 不同的伴随压力对燃气伴随流长度的影响
        4.3.3 不同的环境温度对燃气伴随流长度的影响
        4.3.4 通入不同的燃料与副氧气量对燃气伴随流长度的影响
5.结论
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]转炉双联法炼钢工艺的新进展[J]. 潘秀兰,王艳红,梁慧智,冯士超.  鞍钢技术. 2007(05)
[2]转炉高碳低磷钢工艺研究与应用[J]. 王金平,吴健鹏,李小明,徐永清.  炼钢. 2007(02)
[3]120t复吹转炉终点脱磷平衡研究[J]. 李峻,曾加庆.  钢铁研究. 2006(01)
[4]转炉双联法冶炼技术实践[J]. 邵世杰.  宝钢技术. 2005(04)
[5]氧气炼钢领域的里程碑和挑战[J]. E.Fritz,W.Gebert.  钢铁. 2005(05)
[6]转炉高效冶炼不锈钢技术[J]. 李朝前.  钢铁研究. 2005(02)
[7]转炉双联法冶炼工艺及其特点[J]. 孙礼明.  上海金属. 2005(02)
[8]中国氧气转炉炼钢技术的进步[J]. 刘浏.  中国冶金. 2005(02)
[9]转炉脱磷效果影响因素分析[J]. 杜书波,陶传俊,刘彦平,孙庆,崔文峰.  山东冶金. 2003(S2)
[10]氧气转炉炼钢的发展[J]. F.Wallner,E.Fritz.  中国冶金. 2002(06)



本文编号：3118488