為闡明底吹熔池氣體射流振蕩強化攪拌機制,提出了基于Betti數(shù)來定量表征底吹氣體振蕩射流強化攪拌效果的新途徑,并以此為評價標準提出底吹爐氧槍排布的優(yōu)化方案。首先,基于正交試驗理論,設計了多水平因子水模型實驗方案;其次,運用攝像設備捕捉了19組底吹水模型容器內氣液流態(tài)演化過程的連續(xù)圖片,通過圖像處理技術得到連續(xù)流態(tài)圖片的Betti數(shù);最后,通過Betti數(shù)的分布規(guī)律來實現(xiàn)不同工況下氣體射流振蕩攪拌效果的差異化表征。結果表明:在單排氧槍排布方式下,在0°～14°范圍槍傾角越大,射流產生氣泡數(shù)量越多,分布更為均勻;在雙排氧槍排布方式下,非對稱噴吹的射流振蕩攪拌效果明顯更好,且采用0°與7°傾角的特征數(shù)值更為理想。

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【部分圖文】：

圖1 底吹熔池水模型

本實驗過程主要通過拍攝不同底吹氧槍排布方式下熔池內噴吹氣體射流形態(tài)變化過程。依據(jù)底吹熔煉爐的主要結構參數(shù)及張振揚等[6-7]有關氧槍排布對底吹熔池流場影響的研究內容。制作與真實底吹爐大小為1:10相似水模型，其結構如圖1所示，水模型直徑為0.36m，長1.2m，底部均勻分布7....

圖2 底吹熔池實驗裝置示意圖

本實驗過程主要借助高速攝像儀設備，對水模型實驗中的氣體在熔體流動狀況進行拍攝。為了簡化實驗內容，在實驗過程中保證總的氣體流量為2.0m3/h及氧槍直徑0.04m不變，且實驗周圍環(huán)境條件均相同的條件下進行。具體實驗步驟如下。1)在所有的實驗中，假定在初始時間熔池為靜止狀態(tài)，不考....

圖3 圖像處理步驟

針對底吹爐底吹氣流的特殊性，經過圖像分析后若玻璃反應器中塊的個數(shù)變化幅度小，表示氣泡團聚或分裂程度以及射流搖擺幅度小，底吹氣體射流穩(wěn)定性好，此外，在這些結塊中洞的個數(shù)，表示底吹爐中氣泡個數(shù)，反映了氣泡混合均勻性程度，氣泡個數(shù)越多代表該種噴吹方式下熔池含有的氣體量大，礦料顆粒與氧氣....

圖4 單排氧槍不同工況下第0維Betti數(shù)時間序列

根據(jù)圖4統(tǒng)計結果，計算出各個工況下第0維Betti數(shù)的均值和振幅，其數(shù)值大小以及變化趨勢如下表2、圖5及圖6所示。圖5單排氧槍不同工況下第0維Betti數(shù)均值變化

本文編號：4031016