本文關(guān)鍵詞：電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 電磁攪拌 電磁場(chǎng) 流場(chǎng) 溫度場(chǎng) 耦合模擬

【摘要】：結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)在控制鑄坯凝固過程、改善凝固組織、提高鑄坯質(zhì)量等領(lǐng)域的作用已被廣泛關(guān)注。因此,系統(tǒng)研究電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)有助于更深入的了解連鑄機(jī)理,對(duì)優(yōu)化連鑄生產(chǎn)工藝具有重要意義。本文以某廠圓坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌為研究對(duì)象,以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)建立了連鑄電磁攪拌過程中的電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型;以流體力學(xué)和傳熱學(xué)為基礎(chǔ),建立了圓鑄坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)、溫度場(chǎng)相互耦合的數(shù)學(xué)模型。采用有限元數(shù)值模擬軟件對(duì)結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)數(shù)值模擬,分析了其分布規(guī)律,進(jìn)一步分析了電流強(qiáng)度、電流頻率等攪拌參數(shù)對(duì)磁場(chǎng)的影響。采用順序耦合方法,將電磁場(chǎng)模擬得到的電磁力以體載荷的方式耦合到流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分析中,計(jì)算了電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)多物理場(chǎng)的耦合情況,并分析了改變攪拌工藝參數(shù)時(shí),結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)、流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。綜合考慮,確定合理的電磁攪拌參數(shù)。具體內(nèi)容如下:系統(tǒng)分析了磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力在結(jié)晶器內(nèi)的分布規(guī)律,磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力隨著電流強(qiáng)度的增大而增大,電磁力隨著頻率的增大而增大。有無(wú)電磁攪拌結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)和傳熱狀態(tài)明顯不同。電磁攪拌作用下,結(jié)晶器內(nèi)鋼液回流現(xiàn)象明顯,鋼液浸入深度變淺,熱區(qū)位置上移,鑄坯縱向溫度分布趨于平坦。改變電流強(qiáng)度和電流頻率等攪拌參數(shù)時(shí),結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布狀態(tài)發(fā)生改變。通過分析數(shù)值模擬結(jié)果,對(duì)于本文所研究的圓坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌,選擇攪拌參數(shù)為電流強(qiáng)度為380A,頻率為4Hz。
【關(guān)鍵詞】：電磁攪拌 電磁場(chǎng) 流場(chǎng) 溫度場(chǎng) 耦合模擬
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG249.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 國(guó)內(nèi)外連鑄技術(shù)發(fā)展概況9-11
• 1.1.1 國(guó)外連鑄技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)要概述9-10
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)連鑄發(fā)展簡(jiǎn)介10-11
• 1.2 計(jì)算流體力學(xué)11-13
• 1.2.1 CFD在冶金中的應(yīng)用11
• 1.2.2 磁流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)介11-13
• 1.3 電磁攪拌技術(shù)13-16
• 1.3.1 電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展13-14
• 1.3.2 連鑄電磁攪拌類型14-16
• 1.4 電磁攪拌在連鑄過程中的作用16-17
• 1.4.1 減輕鑄坯表面和皮下氣孔16
• 1.4.2 改善鑄坯表面質(zhì)量16
• 1.4.3 提高鑄坯的清潔度16-17
• 1.5 影響電磁攪拌效果因素17
• 1.6 選題背景和研究主要內(nèi)容17-19
• 1.6.1 選題背景和意義17-18
• 1.6.2 研究主要內(nèi)容18-19
• 第2章 電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)模擬19-36
• 2.1 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生19-20
• 2.2 電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型20-24
• 2.2.1 電磁場(chǎng)控制方程21-22
• 2.2.2 計(jì)算軟件簡(jiǎn)介22-24
• 2.3 電磁場(chǎng)有限元模型建立24-25
• 2.4 磁場(chǎng)分析初始條件和邊界條件25-26
• 2.4.1 初始條件25-26
• 2.4.2 邊界條件26
• 2.5 磁場(chǎng)結(jié)果分析26-35
• 2.5.1 電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)電磁場(chǎng)分布26-29
• 2.5.2 電流強(qiáng)度對(duì)磁場(chǎng)的影響29-32
• 2.5.3 頻率對(duì)磁場(chǎng)的影響32-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 結(jié)晶器內(nèi)多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬36-48
• 3.1 無(wú)電磁攪拌結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型36-41
• 3.1.1 模型假設(shè)36
• 3.1.2 流動(dòng)控制方程36-38
• 3.1.3 結(jié)晶器傳熱38-40
• 3.1.4 連鑄傳熱控制方程40-41
• 3.2 連鑄結(jié)晶器內(nèi)傳熱流動(dòng)耦合有限元模型41-42
• 3.3 計(jì)算過程中物性參數(shù)選取42-43
• 3.3.1 密度42
• 3.3.2 比熱容42
• 3.3.3 導(dǎo)熱系數(shù)42
• 3.3.4 固液相線溫度42-43
• 3.4 電磁攪拌過程中耦合模型43-45
• 3.5 模擬計(jì)算流程圖45
• 3.6 初始條件和邊界條件45-46
• 3.6.1 水.入45-46
• 3.6.2 結(jié)晶器自由液面46
• 3.6.3 結(jié)晶器壁面46
• 3.6.4 出46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 第4章 結(jié)晶器內(nèi)鋼液多物理場(chǎng)耦合模擬結(jié)果分析48-60
• 4.1 有無(wú)電磁攪拌結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)分布48-50
• 4.2 有無(wú)電磁攪拌結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)分布50-52
• 4.3 電流強(qiáng)度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布影響52-56
• 4.3.1 電流強(qiáng)度對(duì)流場(chǎng)分布影響52-55
• 4.3.2 電流強(qiáng)度對(duì)溫度場(chǎng)分布影響55-56
• 4.4 電流頻率對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度分布影響56-58
• 4.4.1 電流頻率對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)分布影響56-57
• 4.4.2 攪拌頻率對(duì)溫度分布影響57-58
• 4.5 合理攪拌參數(shù)的選擇58-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果65-66
• 致謝66-67
• 作者簡(jiǎn)介67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：789051