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低温钢管熔体流动分析的新方案

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低温钢管熔体流动分析的新方案

近期,美国密苏里大学理工学院的学者对低温管过程中熔体在炉内的流动进行了分析。研究中采用物理建模(水模型)和CFD(计算流体动力学)模拟来实现熔体流动的可视化。

通过拟合联合容器的停留时间分布及CFD模拟或者物理实验得到停留时间分布之间的关系,采用反向模拟确定其中各个单元反应器的体积和其中的熔融指数。

  该研究提出了一种通过反向模拟联合反应器结构和参数来分析冶金容器中流体流动的新方法。假设流体是在由塞流、完美混合器和循环量等基本流体反应器组成的联合反应器中流动。对这种联合反应器通过求解质量守恒方程,就可得到任意一个停留时间分布(RTDreactor)曲线。然后再通过反向模拟拟合单元反应器的体积和其中流体流动的速度与通过CFD模拟或者水模实验得到停留时间分布的关系。

该研究提出的这种方法的有效性在中间包中得到了证实。通过CFD模拟得到了三种不同的中间包设计(带和不带流量控制设备和吹氩搅拌)的RTDCFD曲线状态。将所提出和现有的方法应用于联合反应器体积和流速的设计和计算。由于现有的方法无法提供流速值,并且在任意变量组合(反应器体积和流量)条件下RTDCFD和RTDreactor曲线都不相符。

因此,基于CFD流体可视化模拟,通过反向模拟提出了不同联合反应器的尺寸并计算得出反应器参数。各种中间包的设计已经证明所述方法的准确性。在解决各种液态金属加工过程中的熔体流动问题上,该研究提出的联合反应器是一种行之有效的解决方案。


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