現(xiàn)代連鑄工藝雖然采用了浸入式水口、保護(hù)渣、氣體保護(hù)等措施,使得鑄坯質(zhì)量得到很大改善,但是,直到采用了電磁攪拌技術(shù),才可能對(duì)鑄坯組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。擴(kuò)大鑄坯的等軸晶區(qū),減輕鑄坯的中心疏松、中心偏析和中心縮孔,是連鑄電磁攪拌技術(shù)在連鑄生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的重要原因。本文以國(guó)內(nèi)某大型鋼企電爐圓坯連鑄機(jī)的旋轉(zhuǎn)型結(jié)晶器和凝固末端組合電磁攪拌器為研究對(duì)象,在ANSYS Workbench平臺(tái)下,采用ANSYS Maxwell和ANSYS Fluent對(duì)結(jié)晶器電磁攪拌和凝固末端電磁攪拌分別建立了數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行研究計(jì)算,揭示了結(jié)晶器內(nèi)鋼液和凝固末端液芯的磁場(chǎng)、流場(chǎng)分布規(guī)律。在結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS）條件下,磁場(chǎng)以與勵(lì)磁電流相同的頻率繞軸線旋轉(zhuǎn),鋼液所受電磁力以2倍于勵(lì)磁頻率的變化率旋轉(zhuǎn)。在鑄坯軸向方向上,從鋼液面處向攪拌器中心鑄坯內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力逐漸增大,從攪拌器中心向結(jié)晶器出口方向磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力逐漸減小。隨著電流強(qiáng)度的增大鑄坯內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和切向電磁力都增大；隨著勵(lì)磁頻率的增加鑄坯內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度降低；在2-8Hz的勵(lì)磁頻率時(shí)鋼液所受切向電磁力隨勵(lì)磁頻率的增加而加大,在勵(lì)磁頻率超過(guò)9Hz后,... 

【文章來(lái)源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 連鑄電磁攪拌的磁流體力學(xué)概述
    1.2 連鑄過(guò)程及其發(fā)展
    1.3 連鑄電磁攪拌技術(shù)
        1.3.1 國(guó)內(nèi)外連鑄電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展
            1.3.1.1 國(guó)外連鑄電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展
            1.3.1.2 我國(guó)連鑄電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展
        1.3.2 連鑄電磁攪拌器的作用機(jī)理
        1.3.3 連鑄電磁攪拌器的類型
        1.3.4 連鑄電磁攪拌的冶金效果
        1.3.5 連鑄電磁攪拌技術(shù)特點(diǎn)
    1.4 本文研究的目的及主要研究?jī)?nèi)容
第2章 電磁場(chǎng)的有限元法與數(shù)值模擬
    2.1 有限元法與數(shù)值模擬
    2.2 ANSYS軟件介紹
        2.2.1 ANSYS Workbench軟件介紹及應(yīng)用
        2.2.2 ANSYS Maxwell軟件介紹及應(yīng)用
        2.2.3 ANSYS Fluent軟件介紹及應(yīng)用
    2.3 圓坯連鑄過(guò)程電磁場(chǎng)模擬的數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 雷諾數(shù)Re
        2.3.2 ANSYS Maxwell電磁場(chǎng)分析理論基礎(chǔ)
        2.3.3 位函數(shù)形式的電磁場(chǎng)微分方程
        2.3.4 復(fù)數(shù)形式的時(shí)諧電磁場(chǎng)的磁矢勢(shì)法
        2.3.5 電磁場(chǎng)方程的離散
        2.3.6 磁矢位分析結(jié)果
第3章 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)攪拌有限元模型的建立
    3.1 模擬計(jì)算的流程
    3.2 模型的假設(shè)及物性參數(shù)
    3.3 二維電磁場(chǎng)計(jì)算數(shù)學(xué)模型
    3.4 三維電磁場(chǎng)計(jì)算數(shù)學(xué)模型
    3.5 電磁場(chǎng)、流場(chǎng)的耦合求解
        3.5.1 磁流體流動(dòng)、傳熱控制方程
        3.5.2 三維流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型
    3.6 初始條件和邊界條件
        3.6.1 初始條件
        3.6.2 邊界條件
    3.7 施加載荷
第4章 結(jié)晶器電磁攪拌磁場(chǎng)的模擬計(jì)算
    4.1 電磁攪拌器內(nèi)磁場(chǎng)的分布和變化
        4.1.1 電磁攪拌器內(nèi)電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化
        4.1.2 電磁攪拌器內(nèi)電磁場(chǎng)的分布
    4.2 電磁攪拌參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)電磁場(chǎng)的影響
        4.2.1 頻率對(duì)電磁攪拌器內(nèi)電磁場(chǎng)的影響
        4.2.2 電流強(qiáng)度對(duì)電磁攪拌器內(nèi)磁場(chǎng)的影響
    4.3 結(jié)晶器銅管對(duì)結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)的影響
        4.3.1 結(jié)晶器銅管對(duì)結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)的影響
        4.3.2 結(jié)晶器內(nèi)水套對(duì)結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)的影響
    4.4 鑄坯斷面尺寸對(duì)結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 電磁場(chǎng)作用下連鑄鋼液的流場(chǎng)
    5.1 鋼水流動(dòng)湍流模型
        5.1.1 κ-ε湍流模型
        5.1.2 κ-ε湍流模型控制方程
    5.2 鋼液流動(dòng)的基本假設(shè)
    5.3 邊界條件
    5.4 通用方程及其離散化
    5.5 SIMPLER算法
    5.6 結(jié)晶器電磁攪拌流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算
        5.6.1 電磁攪拌過(guò)程中結(jié)晶器內(nèi)鋼液受力分析
        5.6.2 電磁攪拌對(duì)流場(chǎng)的影響
        5.6.3 電磁攪拌對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    5.7 本章小結(jié)
第6章 末端電磁攪拌的模擬計(jì)算與模型驗(yàn)證
    6.1 電磁攪拌參數(shù)對(duì)凝固末端磁場(chǎng)、流場(chǎng)的影響
        6.1.1 電參數(shù)對(duì)凝固末端磁場(chǎng)影響
        6.1.2 電源參數(shù)對(duì)凝固末端電磁力的影響
        6.1.3 電參數(shù)對(duì)凝固末端鋼液流場(chǎng)的影響
    6.2 電磁攪拌器內(nèi)電磁場(chǎng)的測(cè)量
        6.2.1 測(cè)量原理
    6.3 數(shù)據(jù)分析和驗(yàn)證
        6.3.1 數(shù)據(jù)采集
        6.3.2 數(shù)據(jù)分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3316163