连铸结晶器内氩气/钢液两相非稳态湍流特性的大涡模拟研究

金属学报, 2013, 49(5): 513-522. doi: 10.3724/SP.J.1037.2012.00760

连铸结晶器内氩气/钢液两相非稳态湍流特性的大涡模拟研究

刘中秋 ^1, , 李宝宽 ^2, , 姜茂发 ^3, , 张立 ^4, , 徐国栋 ^5,

1.东北大学材料与冶金学院,沈阳,110819

2.东北大学材料与冶金学院,沈阳,110819

3.东北大学材料与冶金学院,沈阳,110819

4.宝山钢铁股份有限公司,上海,201900

5.宝山钢铁股份有限公司,上海,201900

基金项目: National Natural Science Foundation of China(50934008) 国家自然科学基金资助项目 50934008

关键词：连铸结晶器 , 两相流 , 大涡模拟 , Euler-Euler模型

LARGE EDDY SIMULATION OF UNSTEADY ARGON/ STEEL TWO PHASE TURBULENT FLOW IN A CONTINUOUS CASTING MOLD

Keywords： continuous casting mold , two phase flow , large eddy simulation , Euler-Euler approach

提出了一种连铸结晶器内氩气/钢液两相非稳态湍流流动的大涡模拟模型,采用非齐次Euler-Euler双流体模型描述氩气/钢液两相流运动方程,采用大涡模拟模型对湍流黏性力进行求解.利用板坯探伤缺陷检测结果间接地验证了氩气/钢液两相非稳态湍流运动特征,利用水模型实验结果验证了两相的非对称流动特征.结果表明,氩气泡的行为将直接影响结晶器内钢液的流动行为.气泡在结晶器内的运动行为主要受吹Ar量和钢流量的影响,其平均直径随着吹Ar量的增大而增大,随着钢流量的增大而减小.结晶器内的不对称流场具有不稳定性,偏流是绝对的,对称是暂时的、偶然的,偏流的周期性不明显.结晶器二冷区弯曲段的弧形形状对结晶器内部流场的影响较大,偏流发生在弯曲段附近.

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