转炉超音速射流行为及其与熔池作用的基础研究
发布时间：2021-06-05 08:26
在许多工业、工程领域经常会遇到气体射流冲击到液相表面的情况,如BOF和EAF炼钢、VOD精炼、铜转炉冶炼、内燃机工程等。在氧气炼钢过程中,高压氧气被转换成超音速气体射流并喷射到金属熔池,射流的动力学行为在供氧、造渣等重要单元功能上扮演着极其重要的角色,控制了整个反应器的性能,而射流与熔池的交互作用是引起转炉内诸如喷溅、搅拌、振荡等复杂物理现象的根源,影响冶炼过程的质量、动量及热量传输。然而,由于过程的高温、高速等严酷环境特点,目前对于氧枪射流行为及其与熔池的交互过程现象还缺乏深入的理解。本文基于计算流体动力学（CFD）和相似原理指导下的冷态模拟对超音速氧枪射流行为及其与熔池的交互过程现象进行了系统的研究。联合standard k-ε湍流模型,建立了转炉可压缩氧气射流的二维轴对称CFD模型,研究了设计和非设计工况下氧射流的流动行为,分析了射流激波的形成和形态,通过回归分析得到了射流核心长度与操作变量的定量关系。基于建立的可压缩、非等温、三维CFD模型研,研究了多喷孔氧枪射流的动力学特性和聚并机理,考察了环境温度、喷孔设计、操作参数的影响,尤其是定量分析了不同操作参数下射流运动过程的能量演...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１截面比＊与Ｍｇ的关系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｏｆ?Ａ／Ａ＊?ａｎｄ?Ｍａ??
学博士学位论文?第２章文献（２）超音速区：当射流离开势流核心区后，在射流边界上，由于黏性用，射流与周围介质发生湍流混合，进行能量交换，射流中心轴向速度减，直到其大小等于当地音速，也即Ｋ。射流势流核心区与超音速为超音速核心区｜２３］。??（３）亚音速区：由于射流轴向速度的不断衰减，射流为亚音速流动。称为超音速射流完全展开流动区。［２４］??１．．?持折截面??？
其值越大意味着射流衰减越慢，对熔池的搅拌越强。射流超音速区核心长度主??要受马赫数、操作参数、环境条件等的影响。蔡志鹏等人［３１］总结了不同研宄者??得到的超音速核心区长度与马赫数的关系，如图２．４所示。结果表明，超音速??核心区长度随出口马赫数的增大而增大，而且马赫数越大，核心区长度增加的??越快。??－１６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]顶底复吹转炉内气液两相流行为的数值模拟[J]. 娄文涛,李勇,朱苗勇. 过程工程学报. 2011(06)
[2]氧气顶吹转炉的三相流数值模拟[J]. 董凯,朱荣,何春来,魏鑫燕,刘福海. 过程工程学报. 2011(01)
[3]我国电弧炉炼钢技术的进展讨论[J]. 李士琦,孙华,郁健,裴芬. 特殊钢. 2010(06)
[4]氧气射流作用下的电弧炉熔池两相流数值模拟[J]. 王广连,朱荣,何春来. 过程工程学报. 2010(04)
[5]转炉炼钢氧气射流技术[J]. 李存牢,朱荣,王慧霞,韩丽辉,石立光. 北京科技大学学报. 2009(S1)
[6]Jet Behavior and Metallurgical Performance of Innovated Double-Parameter Oxygen Lance in BOF[J]. YUAN Zhang-fu1,2, YANG Xiao1,2, LU Zhi-xing3, HUANG Jiang-ning3,PAN Yi-fang4, MA En-xiang1(1. Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 2. Graduate School ofFrontier Sciences, University of Tokyo, Kashiwa Chiba 277-8561, Japan; 3. Steelmaking Plant, Baoshan Iron andSteel Co Ltd, Shanghai 201900, China; 4. Tianjin Iron and Steel Co Ltd, Tianjin 300301, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2007(03)
[7]转炉全自动吹炼技术[J]. 刘浏. 冶金自动化. 1999(04)
[8]氧枪喷头在使用中射流变化及其对冶炼的影响[J]. 刘昌兵,杨文远,陈大慈,汤克庆,张德仁,李贵昌. 钢铁. 1996(03)
[9]转炉氧枪超音速射流速度衰减和分布参数的研究[J]. 张春霞,蔡志鹏,许志宏. 钢铁. 1995(09)
[10]超音速射流冲击面积的研究[J]. 张春霞,蔡志鹏,马恩祥,涂鸿,钱占民. 钢铁. 1994(08)
博士论文
[1]超音速聚合射流氧枪射流行为的数学物理模拟研究[D]. 刘坤.东北大学 2008
本文编号：3211808
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１截面比＊与Ｍｇ的关系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｏｆ?Ａ／Ａ＊?ａｎｄ?Ｍａ??
学博士学位论文?第２章文献（２）超音速区：当射流离开势流核心区后，在射流边界上，由于黏性用，射流与周围介质发生湍流混合，进行能量交换，射流中心轴向速度减，直到其大小等于当地音速，也即Ｋ。射流势流核心区与超音速为超音速核心区｜２３］。??（３）亚音速区：由于射流轴向速度的不断衰减，射流为亚音速流动。称为超音速射流完全展开流动区。［２４］??１．．?持折截面??？
其值越大意味着射流衰减越慢，对熔池的搅拌越强。射流超音速区核心长度主??要受马赫数、操作参数、环境条件等的影响。蔡志鹏等人［３１］总结了不同研宄者??得到的超音速核心区长度与马赫数的关系，如图２．４所示。结果表明，超音速??核心区长度随出口马赫数的增大而增大，而且马赫数越大，核心区长度增加的??越快。??－１６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]顶底复吹转炉内气液两相流行为的数值模拟[J]. 娄文涛,李勇,朱苗勇. 过程工程学报. 2011(06)
[2]氧气顶吹转炉的三相流数值模拟[J]. 董凯,朱荣,何春来,魏鑫燕,刘福海. 过程工程学报. 2011(01)
[3]我国电弧炉炼钢技术的进展讨论[J]. 李士琦,孙华,郁健,裴芬. 特殊钢. 2010(06)
[4]氧气射流作用下的电弧炉熔池两相流数值模拟[J]. 王广连,朱荣,何春来. 过程工程学报. 2010(04)
[5]转炉炼钢氧气射流技术[J]. 李存牢,朱荣,王慧霞,韩丽辉,石立光. 北京科技大学学报. 2009(S1)
[6]Jet Behavior and Metallurgical Performance of Innovated Double-Parameter Oxygen Lance in BOF[J]. YUAN Zhang-fu1,2, YANG Xiao1,2, LU Zhi-xing3, HUANG Jiang-ning3,PAN Yi-fang4, MA En-xiang1(1. Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 2. Graduate School ofFrontier Sciences, University of Tokyo, Kashiwa Chiba 277-8561, Japan; 3. Steelmaking Plant, Baoshan Iron andSteel Co Ltd, Shanghai 201900, China; 4. Tianjin Iron and Steel Co Ltd, Tianjin 300301, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2007(03)
[7]转炉全自动吹炼技术[J]. 刘浏. 冶金自动化. 1999(04)
[8]氧枪喷头在使用中射流变化及其对冶炼的影响[J]. 刘昌兵,杨文远,陈大慈,汤克庆,张德仁,李贵昌. 钢铁. 1996(03)
[9]转炉氧枪超音速射流速度衰减和分布参数的研究[J]. 张春霞,蔡志鹏,许志宏. 钢铁. 1995(09)
[10]超音速射流冲击面积的研究[J]. 张春霞,蔡志鹏,马恩祥,涂鸿,钱占民. 钢铁. 1994(08)
博士论文
[1]超音速聚合射流氧枪射流行为的数学物理模拟研究[D]. 刘坤.东北大学 2008
本文编号：3211808
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3211808.html
