大方坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液行為的數(shù)值模擬開題報(bào)告

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1、重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目大方坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液行為的數(shù)值模擬學(xué)院冶金與材料工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)冶金普學(xué)生姓名XXX學(xué)號(hào)XXX指導(dǎo)教師XXXXXX2011年3月17日開題報(bào)告填寫要求1.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作開始后2周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及系主任審查后生效。2.開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪

2、貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。3.學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)理工類不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辭典、手冊(cè)）。4.“本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少2000字，其余內(nèi)容至少1000字。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告1.本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1.1本課題研究的目的收集結(jié)晶器、浸入式水口的結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)工藝參數(shù)，利用ANSYS軟件建立描述結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)和傳熱的三維有限元模型；應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的基本理論，建立描述結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)和傳熱的三維數(shù)學(xué)模型。重點(diǎn)研究

3、分析單孔直筒型水口和雙側(cè)孔水口的不同傾角、水口插入深度以及拉速，溫度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)的影響，為優(yōu)化結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和浸入式水口的結(jié)構(gòu)及確定合理的工藝參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。1.2本課題的研究意義如今，中國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量和生產(chǎn)能力持續(xù)遞增，而隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)連鑄坯的冶金質(zhì)量和連鑄生產(chǎn)的控制技術(shù)都提出了很高的要求。在連鑄坯的表面和內(nèi)部缺陷與鑄型內(nèi)的流動(dòng)情況密切相關(guān)，從浸入式水口流出的液體金屬對(duì)結(jié)晶器的窄面具有沖刷作用，并將非金屬夾雜物及氣泡卷入，造成連鑄坯的內(nèi)部缺陷。同時(shí)，

4、彎月面的不穩(wěn)定流動(dòng)也會(huì)將保護(hù)渣卷入鑄型內(nèi)，從而降低連鑄坯的冶金質(zhì)量。這些現(xiàn)象在高速連鑄的情況下尤為顯著，嚴(yán)重惡化了連鑄坯的質(zhì)量。因此如何改善結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)成為提高連鑄坯的內(nèi)外質(zhì)量和生產(chǎn)率的核心環(huán)節(jié)。在連鑄過(guò)程中，影響結(jié)晶器內(nèi)鋼液行為的因素很多，如浸入式水口(SEN)插入深度、水口側(cè)孔傾角和拉速，溫度等。結(jié)晶器內(nèi)鋼液液面波動(dòng)過(guò)大，引起卷渣、裂紋等缺陷；浸入式水口結(jié)構(gòu)尺寸或插入深度不合適，引起夾渣、夾雜、裂紋等表面質(zhì)量缺陷。了解結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)和傳熱的特征，以便更好地控制結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)及傳熱的形

5、態(tài)，從而得到高質(zhì)量鑄坯。1.3本課題的研究現(xiàn)狀分析1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀分析Thomas等[1]假定凝固厚度，分析了板坯結(jié)晶器內(nèi)的時(shí)均流場(chǎng)及湍流特性，他們直接采用標(biāo)準(zhǔn)的湍流模型結(jié)合壁面函數(shù)模擬流場(chǎng)，使用商業(yè)軟件FIDAP進(jìn)行求解并使用水模型進(jìn)行了驗(yàn)證。HuangX和ThomasBG[2]利用商業(yè)軟件FIDAP，研究熱量傳輸問(wèn)題的時(shí)候，應(yīng)用雙方程模型研究板坯中三維紊流流動(dòng)，在動(dòng)量方程的右邊重力項(xiàng)中考慮了熱浮力的作用，得到了比較符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果，并把結(jié)果應(yīng)用于溫度場(chǎng)的非耦合求解。Szekely和Asa

6、i[3]將單方程紊流模型和Spalding的離散化方法第一次應(yīng)用到結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)數(shù)值模擬，編制程序模擬了方坯連鑄結(jié)晶器中二維情況下的流動(dòng)。YANGHongliang等[4]求解了三維情況下的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合模型。采用了k-e雙方程紊流模型，把固液兩相區(qū)處理為多孔介質(zhì)。1.3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析于海岐，王波，王寶峰等[5]按1∶2比例，通過(guò)多普勒激光測(cè)速儀(LDV)測(cè)試了水口插入深度130～170mm、水口側(cè)孔傾角－30°～10°時(shí)640mm×90mm水模型結(jié)晶器的流場(chǎng)，并用FLUENT軟件進(jìn)行了數(shù)

7、值模擬。結(jié)果表明，浸入式水口插入深度和水口側(cè)孔傾角增大，有利于穩(wěn)定鋼液自由液面的波動(dòng)，但增加了向下流股的沖擊深度，大量熱鋼液下流，不利于夾雜物上浮。于海岐，李慧琴，王寶峰等[6]應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的基本理論，利用大型商業(yè)軟件FLUENT建立了1個(gè)板坯結(jié)晶器的三維有限體積模型，對(duì)板坯結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動(dòng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。重點(diǎn)研究了浸入式水口插入深度、水口側(cè)孔傾角和拉速等工藝參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)的影響。結(jié)果表明:改變這些影響因素在一定程度上可以起到改善鋼液流動(dòng)狀態(tài)的目的，但通過(guò)改變這些影響

8、因素并不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)狀態(tài)的有效控制，尤其是對(duì)液面波動(dòng)和對(duì)窄面沖擊強(qiáng)度的控制。雷方，赫冀成，李寶寬[7]采用有限差分法和湍流模型對(duì)板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算分析了雙側(cè)孔浸入式水口射流角度、連鑄速度、以及水口浸入深度等操作和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響。刁江，謝兵，李玉剛等[8]運(yùn)用FLUENT軟件，對(duì)斷面150mm×460mm的板坯結(jié)晶器鋼液流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了不同水口側(cè)孔面積和長(zhǎng)寬比條件下流場(chǎng)的變化情況，并對(duì)傾角和插入深度等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化