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1、制造技術(shù)／工藝裝備現(xiàn)代制造工程2010年第1期基于Fluent的超薄連續(xù)鑄軋三維流場(chǎng)仿真分析‘胡永清，胡仕成，楊運(yùn)猛，付明志(中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，長(zhǎng)沙410083)摘要：基于計(jì)算流體軟件Fluent，比較全面地分析雙輥超薄連續(xù)鑄軋的流場(chǎng)，特別是鑄嘴型腔三維流動(dòng)現(xiàn)象及其特點(diǎn)。分析鑄軋區(qū)對(duì)流場(chǎng)的作用。鑄軋區(qū)有利于鑄嘴出口速度的均勻流動(dòng)，有利于速度均勻混合，但不能徹底消除速度梯度。把計(jì)算的鑄嘴出口處的流體速度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，兩者基本吻合，并得出結(jié)論：分流塊的形狀與位置是影響鑄軋流場(chǎng)的主要原因之一，常規(guī)鑄軋常用鑄嘴熔體出口速度相對(duì)誤
2、差達(dá)38％，不能滿足超薄連續(xù)鑄軋技術(shù)的需要。關(guān)鍵詞：超薄連續(xù)鑄軋；流動(dòng)模型；流場(chǎng)分析；Fluent軟件中圖分類(lèi)號(hào)：TG339文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671---3133(2010)0l---005l—04Ultra-thincontinuouscast-rolling3DsimulationanalysisofflOWfieldbasedonFluentHUYONG-qing，HUShi—cheng，YANGYun—meng，F(xiàn)UMing·zhi(CollegeofMechanicalandElectricalEngineer
3、ing，。CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：BasedoncomputationalfluidsoftwareFluent，amorecomprehensiveanalyzethetwin-rollcastingofultra—thinflowfield．Inparticularanalyzethenozzlecastingthree—dimensionalflowphenomenonariditscharacteristics．Forthefirsttim
4、earia-lyzedtheeffectofthedistrictcastingupontheflowfield，castingareaCallbepropitioustoflowuniformityofexitvelocity，willhelpspeedevenlymixed，butcallnotcompletelyeliminate．Comparethenozzlecastingexitvelocityofthefluidwiththeexperimentalresults，conclusionisbasicconsiste
5、nt．Conclusionshowsthatdistributariesblockshapearidlocationinthecastingnozzleisoneofthemainreasonseffectonthecast—rolhngflowfield．ConventionalnozzlecastingusedincastingcommonlythemeltexitvelocityoftherateofrelativeelTOl"reach38％，earlnotmeettheneedsoftheultra·thinconti
6、nuouscast-rollingtechnology．Keywords：ultra-thincontinuouseast—rolling；flowmodel；analysisofflowfield；Fluent0引言超薄連續(xù)鑄軋是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，不但鑄嘴型腔是變截面的，而且鑄軋過(guò)程中還伴隨著鑄軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)。鋁熔體作為流體，其微團(tuán)運(yùn)動(dòng)除了平動(dòng)以外，在鑄軋區(qū)還存在伸縮運(yùn)動(dòng)、剪切運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鑄軋區(qū)內(nèi)金屬在流動(dòng)的同時(shí)伴有凝固現(xiàn)象的發(fā)生，即流動(dòng)區(qū)域內(nèi)存在著液相和固相兩個(gè)區(qū)域，對(duì)于合金而言，還存在著很寬的液固共存區(qū)(也稱糊狀區(qū))。國(guó)
7、內(nèi)外的許多學(xué)者對(duì)鋁合金連續(xù)鑄軋流場(chǎng)的模擬都只是針對(duì)鑄嘴[1引，而沒(méi)有把鑄軋區(qū)對(duì)鋁熔體的流動(dòng)行為影響考慮進(jìn)去。實(shí)際上鑄軋區(qū)鋁液的流動(dòng)十分復(fù)雜，準(zhǔn)確了解鑄嘴型腔鋁熔體的流動(dòng)行為和鑄軋區(qū)流體·國(guó)家863資助項(xiàng)目(2008AA032103)行為有十分重要的意義。因此建立包含鑄嘴型腔在內(nèi)的整個(gè)鑄軋過(guò)程三維流場(chǎng)模型，可以更加真實(shí)地模擬超薄連續(xù)鑄軋鋁熔體流場(chǎng)的分布。本文分析了超薄連續(xù)鑄軋流場(chǎng)特性，深入研究了鑄軋鋁熔體的流動(dòng)行為，采用常規(guī)鑄軋條件下的鑄嘴，利用專(zhuān)業(yè)的流場(chǎng)分析軟件Fluent，模擬鑄軋速度為1．2m／s的流體流場(chǎng)，對(duì)于優(yōu)化設(shè)計(jì)鑄嘴
8、型腔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效和超薄的電磁鑄軋流場(chǎng)分析奠定了基礎(chǔ)。1數(shù)學(xué)模型的建立雙輥超薄連續(xù)鑄軋鋁熔體流動(dòng)是一種約束型流動(dòng)。鑄軋過(guò)程中鋁熔體的流動(dòng)是一種隨機(jī)性很強(qiáng)、非定常和三維的有旋流動(dòng)，屬于湍流流動(dòng)‘引。因此，應(yīng)51現(xiàn)代制造工程2010年第1期制造技術(shù)／工藝裝備該
