连铸结晶器内瞬态流动及传热的大涡模拟研究

摘要

优化连铸结晶器内流场有助于提升钢产品质量。文章通过大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)模型数值模拟结晶器内流场，并利用水模型观察射流现象验证LES模型；引入涡构判定Ω准则识别涡构，模拟连铸结晶器垂直段处涡构，分析结晶器内的瞬态流形变化、涡构演变和传热过程，揭示结晶器内强、弱相干涡的形成和转变过程。结果表明：结晶器内传热、流动反映出非对称分布；连铸结晶器内沿宽面方向，随钢液流动向下方向，钢液温度和流速逐渐降低，且非均匀性逐渐减弱；连铸拉速为1.3 m/min且浸入式水口流体射流冲击窄面时，有利于结晶器窄面处的铸坯坯壳形成，同时又保证了结晶器液面流动的合理性；LES模型提供了一种连铸过程内瞬态流动及传热过程数值模拟方法，相比于传统雷诺时均模型，在预测精准度上更具有优势。

关键词

连铸结晶器 / 涡构结构 / 非对称流动 / 传热 / 大涡模拟

基金资助

国家自然科学基金项目(U1960101)