KR預(yù)處理脫硫工藝具有優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)條件并且在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛,有利于低硫鋼種的生產(chǎn),對(duì)于該工藝條件下鐵水流場(chǎng)的研究可以了解鐵水流動(dòng)的規(guī)律,為改善鐵水的流動(dòng)狀態(tài)及鐵水的攪拌混合效果提供一定的理論指導(dǎo)。本文建立了鐵水單相流、空氣-鐵水兩相流的數(shù)學(xué)模型,并且對(duì)不同數(shù)學(xué)模型的鐵水流場(chǎng)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較分析,確定了鐵水單相流、空氣-鐵水兩相流較為適宜的數(shù)學(xué)模型,并利用該模型對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,最后建立了KR預(yù)處理脫硫空氣-脫硫劑-鐵水三相流數(shù)學(xué)模型,分析研究了脫硫劑在鐵水中的擴(kuò)散混合行為。①對(duì)KR預(yù)處理脫硫鐵水單相流數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究,確定數(shù)學(xué)模型較為適宜的湍流模型為標(biāo)準(zhǔn)k??湍流模型,控制方程的離散格式為QUICK,并且適宜的離散方程求解方式為SIMPLE;鐵水單相流數(shù)學(xué)模型捕捉到了鐵水環(huán)流區(qū)、尾渦及死區(qū)位置,說明該鐵水單相流數(shù)學(xué)模型具有較好的適用性,而在確定較優(yōu)的攪拌器控制參數(shù)時(shí)存在單相流存在一定局限性。②對(duì)KR預(yù)處理脫硫液面空氣-鐵水兩相流的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究,數(shù)值模擬結(jié)果表明:VOF模型預(yù)測(cè)的液面更為穩(wěn)定,而歐拉模型可同時(shí)模擬液面空氣在鐵水中的擴(kuò)散。并且利用水模實(shí)驗(yàn)對(duì)比說明VOF模型對(duì)鐵水液面行為的預(yù)測(cè)具有較好準(zhǔn)確性。③采用VOF模型對(duì)鐵水罐內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬可知渦面存在四個(gè)不同速度區(qū)域,渦面中心高速區(qū)面積隨攪拌器速度增大而增加并且渦面整體速度增加,攪拌器浸入深度增加可渦面中心高速區(qū)的面積,但渦面整體速度降低。卷氣現(xiàn)象一般發(fā)生在渦面底部,并沿?cái)嚢杵鞅诿嫱鈧?cè)壁面擴(kuò)展。④液面空氣-鐵水兩相流條件下鐵水內(nèi)部流場(chǎng)的分布規(guī)律與單相流預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致,由于氣-液界面的作用,鐵水在液面附近存在一個(gè)高湍動(dòng)能區(qū),在本文研究的攪拌器轉(zhuǎn)速及浸入深度范圍內(nèi)確定較為適宜的轉(zhuǎn)速為120rpm,浸入深度為1200mm。⑤建立了KR預(yù)處理脫硫空氣-脫硫劑-鐵水三相流的數(shù)學(xué)模型,數(shù)值模擬結(jié)果表明:脫硫劑顆粒在攪拌軸附近鐵水區(qū)域含量較高,在攪拌器槳葉正下方的鐵水區(qū)域脫硫劑擴(kuò)散較為緩慢。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF703
【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 問題的提出
    1.2 KR 預(yù)處理脫硫工藝流程及鐵水脫硫原理
        1.2.1 KR 預(yù)處理脫硫工藝流程
        1.2.2 KR 預(yù)處理鐵水脫硫原理
    1.3 KR預(yù)處理脫硫鐵水流場(chǎng)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 鐵水流場(chǎng)物理模擬研究現(xiàn)狀
        1.3.2 鐵水流場(chǎng)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 攪拌流場(chǎng)及湍流的數(shù)值模擬方法
        1.4.1 攪拌流場(chǎng)的數(shù)值模擬方法
        1.4.2 湍流的數(shù)值模擬方法
    1.5 研究?jī)?nèi)容
2 KR 鐵水預(yù)處理鐵水流場(chǎng)數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)
    2.1 單相流基本控制方程
    2.2 多相流模型控制方程
        2.2.1 VOF模型
        2.2.2 歐拉模型
3 基于單相流鐵水流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬
    3.1 鐵水區(qū)域幾何建模及網(wǎng)格劃分
        3.1.1 鐵水區(qū)域幾何建模
        3.1.2 網(wǎng)格劃分
    3.2 鐵水單相流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的建立及求解方法
        3.2.1 連續(xù)性方程及動(dòng)量方程
        3.2.2 湍流模型
        3.2.3 離散格式
        3.2.4 離散方程求解方式
        3.2.5 邊界條件及模擬策略
    3.3 數(shù)值模擬結(jié)果討論及分析
        3.3.1 不同湍流模型對(duì)鐵水流場(chǎng)的影響
        3.3.2 不同離散格式對(duì)鐵水流場(chǎng)的影響
        3.3.3 不同離散方程求解方式對(duì)鐵水流場(chǎng)的影響
    3.4 KR鐵水預(yù)處理脫硫單相流場(chǎng)模擬結(jié)果分析
        3.4.1 KR鐵水預(yù)處理脫硫單相流場(chǎng)
        3.4.2 攪拌器相關(guān)參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響
    3.5 KR鐵水預(yù)處理脫硫單相模擬的局限性
    3.6 本章小結(jié)
4 基于氣液兩相鐵水流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬
    4.1 空氣-鐵水兩相流數(shù)學(xué)模型的建立及求解方法
        4.1.1 連續(xù)性方程及動(dòng)量方程
        4.1.2 湍流模型
        4.1.3 控制方程的數(shù)值解法
        4.1.4 邊界條件及模擬策略
    4.2 數(shù)值模擬結(jié)果討論
        4.2.1 不同模型條件下鐵水流動(dòng)的速度和湍動(dòng)能
        4.2.2 不同模型條件下鐵水流動(dòng)的渦面
    4.3 KR鐵水流場(chǎng)物理模擬研究
        4.3.1 模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.2 數(shù)值模擬模型驗(yàn)證
    4.4 KR鐵水預(yù)處理脫硫兩相流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果分析
        4.4.1 鐵水渦面特征分析及卷氣行為
        4.4.2 渦面作用下鐵水流動(dòng)規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
5 基于氣液固三相流脫硫劑擴(kuò)散混合過程數(shù)學(xué)模型
    5.1 空氣、脫硫劑與鐵水三相流數(shù)學(xué)模型的建立及求解方法
        5.1.1 連續(xù)性方程及動(dòng)量方程
        5.1.2 湍流模型
        5.1.3 控制方程數(shù)值解法
        5.1.4 邊界條件
    5.2 模擬結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄: 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄

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本文編號(hào)：2839778