双辊薄带连铸热流固强耦合有限元模型研究
发布时间：2021-11-07 01:11
双辊薄带连铸技术具有生产工艺流程短、产品质量优良、节省能源、环境污染小、能源利用率高等特点因而备受世界钢铁从业者关注。结晶辊与熔池是双辊薄带连铸技术的核心，掌握其变化规律关系到薄带钢的质量和整个浇铸过程的顺利进行。因此，本文着重对双辊薄带连铸熔池内钢液的温度场分布及流动规律、结晶辊的温度场分布及热变形进行研究。本文分别以双辊薄带连铸熔池和旋转的结晶辊为研究对象，以某钢铁公司的双辊薄带铸机为原型，根据实验数据作出合理简化，分别建立了基于有限元法的热流强耦合数学模型及热固强耦合数学模型。进一步利用虚位移原理将微分方程化为可求解的微分方程的弱解积分形式，将模型用fortran语言编写计算程序，随后利用商业软件fluent与ansys软件验证了结果的正确性。在此基础上，利用热流耦合模型求解了各工艺参数对流场及温度场的影响，利用热固耦合模型计算了转动的结晶辊的温度场分布及热变形。对于双辊薄带连铸熔池，本文考虑了结晶辊的转动以及结晶潜热对熔池流场和温度场的影响，分析了铸轧工艺参数对熔池内温度场及速度场分布的影响规律。结果表明kiss点的高度随浇注温度的升高而降低；浇注过程中，熔池温度会有所回升，熔...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 双辊薄带连铸技术发展现状
1.3 双辊薄带连铸过程仿真的研究进展
1.4 课题的来源及主要研究内容
第二章 数学物理模型的建立
2.1 热流耦合模型的建立
2.1.1 流体力学及传热学的基本概念
2.1.2 热流耦合模型的基本方程的建立
2.2 热固耦合模型的建立
2.2.1 弹性力学的基本概念
2.2.2 热固耦合模型的基本方程的建立
2.3 本章小结
第三章 控制方程边界条件的确定及其弱解积分形式的推导
3.1 控制方程边界条件的确定
3.1.1 热流耦合方程边界条件的确定
3.1.2 热固耦合方程边界条件的确定
3.2 弱解积分形式推导原理
3.2.1 热流耦合方程弱解积分形式的推导
3.2.2 热固耦合方程弱解积分形式的推导
3.3 本章小结
第四章 双辊薄带连铸熔池热流耦合模拟
4.1 插值函数及单元类型选择
4.2 热流耦合几何参数及热物性参数选择
4.3 模型结果验证
4.4 铸轧熔池内钢水温度场与速度场分布
4.5 本章小结
第五章 双辊薄带连铸结晶辊热固耦合模拟
5.1 热固耦合结晶辊几何参数及热物性参数选择
5.2 模型结果验证
5.3 结晶辊温度场分布及热变形
5.4 本章小结
第六章 总结
致谢
参考文献
在学期间公开发表论文、专利及著作情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄带连铸新型布流系统的数学物理模拟[J]. 任三兵,朱苗勇,樊俊飞. 东北大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]美国纽柯钢铁公司技术发展历程[J]. 朱婷婷,韩晓杰. 世界钢铁. 2013(05)
[3]不同双辊薄带连铸布流系统的数值模拟对比研究[J]. 张立,刘中兴,王波,张纬栋,任三兵,杜锋,樊俊飞,张捷宇. 过程工程学报. 2010(S1)
[4]双辊薄带铸轧过程钢液过热度控制研究[J]. 朱光明. 铸造技术. 2009(02)
[5]双辊薄带连铸熔池内钢液流动的混合行为[J]. 张捷宇,王波,周国治,樊俊飞,任三兵,赵顺利. 上海大学学报(自然科学版). 2008(05)
[6]双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形[J]. 方园,朱光明. 北京科技大学学报. 2007(05)
[7]双辊薄带连铸过程数值模拟[J]. 王波,张捷宇,樊俊飞,方园,安胜利. 特种铸造及有色合金. 2007(03)
[8]高温环境下弹射动力装置保温性能仿真[J]. 杜金名,耿锋,田春祥. 现代制造工程. 2005(S1)
[9]薄带连铸技术发展现状与展望[J]. 邸洪双. 河南冶金. 2005(01)
[10]薄带连铸技术的发展现状与思考[J]. 丁培道,蒋斌,杨春楣,方亮. 中国有色金属学报. 2004(S1)
博士论文
[1]高温电加热过程模拟与优化的研究[D]. 李勇刚.中国海洋大学 2011
[2]宽量程涡街流量计信号处理方法及其实现技术的研究[D]. 陈洁.上海大学 2010
[3]热塑性复合材料AS4/PEEK非线性率相关三维数值分析与实验研究[D]. 丁淑蓉.天津大学 2005
[4]双重介质气藏流固耦合数值模拟研究[D]. 文成杨.西南石油学院 2005
硕士论文
[1]基于压电效应的环境振动能量获取技术研究[D]. 吴昊.南京航空航天大学 2012
[2]基于数值模拟制备玻璃/铝基废弃物复合材料搅拌器结构的研究[D]. 张被刚.昆明理工大学 2010
[3]虚拟层合单元在稳定型悬索桥分析中的应用[D]. 杨鹏.昆明理工大学 2010
[4]双辊薄带铸轧钢水流动及传热规律的仿真与实验研究[D]. 侯晓东.山东理工大学 2010
[5]低风速启动垂直轴风力机的性能研究[D]. 赵炜.昆明理工大学 2010
[6]地震诱发斜坡塌滑机理研究[D]. 曹彦彦.辽宁工程技术大学 2009
[7]应用弹塑性流固耦合理论研究套损的影响因素地应力及流体压力[D]. 颜凡全.大庆石油学院 2005
[8]硬X射线调制望远镜（HXMT）有限元动力分析[D]. 姚建军.重庆大学 2003
本文编号：3480873
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 双辊薄带连铸技术发展现状
1.3 双辊薄带连铸过程仿真的研究进展
1.4 课题的来源及主要研究内容
第二章 数学物理模型的建立
2.1 热流耦合模型的建立
2.1.1 流体力学及传热学的基本概念
2.1.2 热流耦合模型的基本方程的建立
2.2 热固耦合模型的建立
2.2.1 弹性力学的基本概念
2.2.2 热固耦合模型的基本方程的建立
2.3 本章小结
第三章 控制方程边界条件的确定及其弱解积分形式的推导
3.1 控制方程边界条件的确定
3.1.1 热流耦合方程边界条件的确定
3.1.2 热固耦合方程边界条件的确定
3.2 弱解积分形式推导原理
3.2.1 热流耦合方程弱解积分形式的推导
3.2.2 热固耦合方程弱解积分形式的推导
3.3 本章小结
第四章 双辊薄带连铸熔池热流耦合模拟
4.1 插值函数及单元类型选择
4.2 热流耦合几何参数及热物性参数选择
4.3 模型结果验证
4.4 铸轧熔池内钢水温度场与速度场分布
4.5 本章小结
第五章 双辊薄带连铸结晶辊热固耦合模拟
5.1 热固耦合结晶辊几何参数及热物性参数选择
5.2 模型结果验证
5.3 结晶辊温度场分布及热变形
5.4 本章小结
第六章 总结
致谢
参考文献
在学期间公开发表论文、专利及著作情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄带连铸新型布流系统的数学物理模拟[J]. 任三兵,朱苗勇,樊俊飞. 东北大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]美国纽柯钢铁公司技术发展历程[J]. 朱婷婷,韩晓杰. 世界钢铁. 2013(05)
[3]不同双辊薄带连铸布流系统的数值模拟对比研究[J]. 张立,刘中兴,王波,张纬栋,任三兵,杜锋,樊俊飞,张捷宇. 过程工程学报. 2010(S1)
[4]双辊薄带铸轧过程钢液过热度控制研究[J]. 朱光明. 铸造技术. 2009(02)
[5]双辊薄带连铸熔池内钢液流动的混合行为[J]. 张捷宇,王波,周国治,樊俊飞,任三兵,赵顺利. 上海大学学报(自然科学版). 2008(05)
[6]双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形[J]. 方园,朱光明. 北京科技大学学报. 2007(05)
[7]双辊薄带连铸过程数值模拟[J]. 王波,张捷宇,樊俊飞,方园,安胜利. 特种铸造及有色合金. 2007(03)
[8]高温环境下弹射动力装置保温性能仿真[J]. 杜金名,耿锋,田春祥. 现代制造工程. 2005(S1)
[9]薄带连铸技术发展现状与展望[J]. 邸洪双. 河南冶金. 2005(01)
[10]薄带连铸技术的发展现状与思考[J]. 丁培道,蒋斌,杨春楣,方亮. 中国有色金属学报. 2004(S1)
博士论文
[1]高温电加热过程模拟与优化的研究[D]. 李勇刚.中国海洋大学 2011
[2]宽量程涡街流量计信号处理方法及其实现技术的研究[D]. 陈洁.上海大学 2010
[3]热塑性复合材料AS4/PEEK非线性率相关三维数值分析与实验研究[D]. 丁淑蓉.天津大学 2005
[4]双重介质气藏流固耦合数值模拟研究[D]. 文成杨.西南石油学院 2005
硕士论文
[1]基于压电效应的环境振动能量获取技术研究[D]. 吴昊.南京航空航天大学 2012
[2]基于数值模拟制备玻璃/铝基废弃物复合材料搅拌器结构的研究[D]. 张被刚.昆明理工大学 2010
[3]虚拟层合单元在稳定型悬索桥分析中的应用[D]. 杨鹏.昆明理工大学 2010
[4]双辊薄带铸轧钢水流动及传热规律的仿真与实验研究[D]. 侯晓东.山东理工大学 2010
[5]低风速启动垂直轴风力机的性能研究[D]. 赵炜.昆明理工大学 2010
[6]地震诱发斜坡塌滑机理研究[D]. 曹彦彦.辽宁工程技术大学 2009
[7]应用弹塑性流固耦合理论研究套损的影响因素地应力及流体压力[D]. 颜凡全.大庆石油学院 2005
[8]硬X射线调制望远镜（HXMT）有限元动力分析[D]. 姚建军.重庆大学 2003
本文编号：3480873
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3480873.html
