感应加热中间包磁/热/流耦合场的数值模拟
发布时间：2023-05-27 01:13
在连铸过程中,中间包存在较大的热损失,感应加热技术能够有效补偿中间包钢液温降,而且有利于夹杂物去除,得到越来越广泛的应用。本文针对侧壁式感应加热中间包,运用三维稳态、非稳态数学模型来研究感应加热中间包内的电磁场、流场及温度场分布。研究了八种采用不同感应加热器时中间包内的电磁场,基于有限元方法,求解并分析了侧壁式感应加热中间包内的磁场、感应电流、电磁力和焦耳热分布。基于有限体积法,对磁场作用下钢液的流动、传热行为进行耦合求解,获得了最优的感应加热方案,同时提出了满足目标温度范围的加热功率参数。最后对各个水口示踪剂浓度进行检测,得到RTD曲线,根据RTD曲线计算、分析了钢液在中间包内的平均停留时间等参数。在侧壁感应加热的中间包中,感应电流在中间包内分布不均匀,靠近加热侧感应电流较大。感应电流和磁场的相互作用产生指向中间包内的电磁力,钢液受到电磁力的紧箍作用,在中间包内一边向前流动一边做旋转运动,延长了钢液流动路径,增加了平均停留时间,钢液流动特性得到改善。相同感应加热功率下,两极铁芯感应加热器产生的电磁场区域大于三极铁芯感应加热器产生的磁场区域;两极铁芯感应加热器的加热方式对流场、温度场和...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 连铸技术的发展概述
1.1.1 国外连铸技术的发展
1.1.2 国内连铸技术的发展
1.2 中间包冶金
1.2.1 中间包冶金概念
1.2.2 中间包的作用和冶金功能
1.2.3 中间包冶金技术
1.3 中间包感应加热技术研究与应用现状
1.3.1 电磁感应加热的基本原理
1.3.2 国外中间包感应加热技术的发展现状
1.3.3 国内中间包感应加热技术的发展现状
1.4 数值模拟在中间包冶金中的应用
1.5 本课题研究意义和研究内容
第2章 中间包数值模拟理论基础
2.1 引言
2.2 软件介绍
2.2.1 ANSYS软件
2.2.2 CFX软件
2.3 数值模拟的求解方法
2.3.1 有限差分法
2.3.2 有限体积法
2.3.3 有限元方法
2.4 数学模型
2.4.1 基本假设
2.4.2 电磁场数学模型
2.4.3 流动数学模型
2.4.4 传热数学模型
2.6 RTD曲线分析
2.6.1 中间包流动特性分析
2.6.2 平均停留时间
2.7 边界条件
2.8 中间包模型和网格
第3章 磁感应加热中间包内的磁场和流动传热特性
3.1 研究方案介绍
3.1.1 感应加热器类型
3.1.2 流场和温度场模拟研究方案
3.2 感应加热的电磁场特性
3.2.1 感应加热器一的磁场特性
3.2.2 感应加热器二的磁场特性
3.2.3 感应加热器三的磁场特性
3.2.4 感应加热器四的磁场特性
3.2.5 感应加热器五的磁场特性
3.2.6 感应加热器六的磁场特性
3.3 中间包流场和温度场分析与对比
3.3.1 常规中间包内的流场和温度分布(方案一)
3.3.2 感应加热方案二中中间包内的流场和温度分布
3.3.3 感应加热方案三中中间包内的流场和温度分布
3.3.4 感应加热方案四中中间包内的流场和温度分布
3.3.5 感应加热方案五中中间包内的流场和温度分布
3.3.6 感应加热方案六中中间包内的流场和温度分布
3.3.7 感应加热方案七中中间包内的流场和温度分布
3.3.8 感应加热方案八中中间包内的流场和温度分布
3.4 本章小结
第4章 对磁感应加热中间包功率参数的研究
4.1 不同功率下流场和温度场对比分析
4.1.1 感应加热功率为400kW时中间包内的流场和温度分布
4.1.2 感应加热功率为800kW时中间包内的流场和温度分布
4.1.3 感应加热功率为1000kW时中间包内的流场和温度分布
4.2 本章小节
第5章 RTD曲线讨论与分析
5.1 引言
5.2 各方案中间包RTD曲线的对比分析
5.3 示踪剂浓度分布
5.4 本章小结
第6章 结论和展望
参考文献
致谢
本文编号：3823616
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 连铸技术的发展概述
1.1.1 国外连铸技术的发展
1.1.2 国内连铸技术的发展
1.2 中间包冶金
1.2.1 中间包冶金概念
1.2.2 中间包的作用和冶金功能
1.2.3 中间包冶金技术
1.3 中间包感应加热技术研究与应用现状
1.3.1 电磁感应加热的基本原理
1.3.2 国外中间包感应加热技术的发展现状
1.3.3 国内中间包感应加热技术的发展现状
1.4 数值模拟在中间包冶金中的应用
1.5 本课题研究意义和研究内容
第2章 中间包数值模拟理论基础
2.1 引言
2.2 软件介绍
2.2.1 ANSYS软件
2.2.2 CFX软件
2.3 数值模拟的求解方法
2.3.1 有限差分法
2.3.2 有限体积法
2.3.3 有限元方法
2.4 数学模型
2.4.1 基本假设
2.4.2 电磁场数学模型
2.4.3 流动数学模型
2.4.4 传热数学模型
2.6 RTD曲线分析
2.6.1 中间包流动特性分析
2.6.2 平均停留时间
2.7 边界条件
2.8 中间包模型和网格
第3章 磁感应加热中间包内的磁场和流动传热特性
3.1 研究方案介绍
3.1.1 感应加热器类型
3.1.2 流场和温度场模拟研究方案
3.2 感应加热的电磁场特性
3.2.1 感应加热器一的磁场特性
3.2.2 感应加热器二的磁场特性
3.2.3 感应加热器三的磁场特性
3.2.4 感应加热器四的磁场特性
3.2.5 感应加热器五的磁场特性
3.2.6 感应加热器六的磁场特性
3.3 中间包流场和温度场分析与对比
3.3.1 常规中间包内的流场和温度分布(方案一)
3.3.2 感应加热方案二中中间包内的流场和温度分布
3.3.3 感应加热方案三中中间包内的流场和温度分布
3.3.4 感应加热方案四中中间包内的流场和温度分布
3.3.5 感应加热方案五中中间包内的流场和温度分布
3.3.6 感应加热方案六中中间包内的流场和温度分布
3.3.7 感应加热方案七中中间包内的流场和温度分布
3.3.8 感应加热方案八中中间包内的流场和温度分布
3.4 本章小结
第4章 对磁感应加热中间包功率参数的研究
4.1 不同功率下流场和温度场对比分析
4.1.1 感应加热功率为400kW时中间包内的流场和温度分布
4.1.2 感应加热功率为800kW时中间包内的流场和温度分布
4.1.3 感应加热功率为1000kW时中间包内的流场和温度分布
4.2 本章小节
第5章 RTD曲线讨论与分析
5.1 引言
5.2 各方案中间包RTD曲线的对比分析
5.3 示踪剂浓度分布
5.4 本章小结
第6章 结论和展望
参考文献
致谢
本文编号：3823616
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