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伴有Marangoni效应的渣/金熔滴融合行为的数值模拟

发布时间:2024-12-11 05:00
   以静止渣/金熔滴为对象,运用VOF方法考察熔滴相际间碰撞融合界面行为。当相同直径同种熔滴碰撞融合时,融合速度周期性振荡,不断衰减,并且随着熔滴直径的减小,振荡周期变短,振荡峰值降低。在相同直径不同种熔滴碰撞融合情形下,可观测到明显的Marangoni效应,表面张力梯度差的存在促使熔滴向表面张力小侧移动,且表面张力较大的熔滴位于表面张力较小的熔滴上,可为钢铁冶炼过程中的热质传递强化提供理论依据。

【文章页数】:6 页

【部分图文】:

图1 熔滴碰撞融合计算模型

图1 熔滴碰撞融合计算模型

多相流动必须满足的动量守恒定律,其中,密度和黏度由各相体积分数加权得到,使用CSF模型计算表面张力,控制方程的离散格式采取QUICK格式,相体积方程采用显示格式,而体积力项采用隐式格式,流场数值计算选择SIMPLE算法,Geo-Reconstruct算法重构相界面。考虑熔滴的对称....


图2 不同网格尺寸下钢液滴速度变化图

图2 不同网格尺寸下钢液滴速度变化图

以静止于干燥壁面的钢液滴为对象,比较不同网格下计算域内钢液滴速度随时间变化,以验证网格的无关性,如图2所示。通过比较不同网格条件下钢液滴速度随时间变化图,其整体变化趋势大体相同,只在具体数值上略有不同,1.25ms前钢液滴速度逐渐上升,1.25ms后逐步下降。其中0.15m....


图3 静止水银液滴合并后变形运动过程的实验与数值计算比较

图3 静止水银液滴合并后变形运动过程的实验与数值计算比较

图3展示了数值计算方法和实验所得到水银液滴合并变形过程。其中,图3(c)是实验得到的2个质量为1g的水银液滴平放在经过特别处理的钢化玻璃上以非常小的速度(近似于静止)合并后的初期变形过程,详细的实验条件见文献[23]。可以发现水银液滴在一点处近似合并,然而由于液滴连接处的曲率比....


图4 0.5 mm钢液滴+0.5 mm钢液滴碰撞

图4 0.5 mm钢液滴+0.5 mm钢液滴碰撞

为研究表面张力对相同直径同种熔滴碰撞融合行为的影响,设置模型尺寸为0.5mm钢液滴+0.5mm钢液滴进行模拟,静止同种钢液滴紧邻放置后的融合形变过程如图4所示。可以看出,紧靠的钢液滴慢慢产生接触,形成钢液桥。随后钢液桥不断加宽,直至与钢液滴直径等宽,进而形成凸起。同时拉薄左右....



本文编号:4016228

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