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《基于多相流的高爐仿真模型研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第27卷第7期武漢理工大學(xué)學(xué)報VoI．27No．72005年7月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHN0LoGYJu1．2005基于多相流的高爐仿真模型研究史巖彬，陳舉華，張麗麗(山東大學(xué)機械工程學(xué)院，濟(jì)南250061)摘要：利用CFD(computationalfluiddynamim)技術(shù)建立煉鐵高爐內(nèi)部二維數(shù)學(xué)模型，模擬了多相態(tài)在高爐中的運動及熱傳遞情況。模型中包括氣、液、顆粒和粉相態(tài)，對高爐中存在的主要化學(xué)反應(yīng)做了簡化處理。模型充分考慮了各相態(tài)之間的耦合作用，體現(xiàn)它們之間相互關(guān)系。能夠預(yù)測
2、當(dāng)一種相態(tài)的參數(shù)變化時，其它各相所會產(chǎn)生的相應(yīng)狀態(tài)變化。通過計算可得到各個相態(tài)的穩(wěn)態(tài)速度、溫度等結(jié)果，尤其軟熔帶、回旋區(qū)等關(guān)鍵區(qū)域的仿真情況對高爐操作非常重要，為高爐的系統(tǒng)仿真和高效運行提供了有力工具。關(guān)鍵詞：高爐；CFD；數(shù)學(xué)模型；耦合；仿真中圖分類號：TF531文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—4431(2005)07—0084—04NumericalSimulationResearchofMultiphaseFluidinBlastFurnaceSHIYan—bin，CHENJv-hua，ZH47、K；L—Z(SchoolofMechanicalEngineer
3、ing，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Atwodimensionalmathematicalmodelofironmakingblastfurnace(BF)WasbuiltbyusingCFDtechnology．Themultiphasefluid，motionandheattransferinBFweresimulated．Phaseofgas，liquid，particleandfinewereincludedinthismode1．a(chǎn)swellassimplechemicalreaction．Th
4、emodelconsideredthecoupledrelationshipsofphases，s0everyphasecanchangeasthechangesofotherphasecharacters．Thesteadyvelocityandtemperatureofper-phasecanbedescribedbynumericalcalculation，especiallythesimulationresultsofcohesivezoneandracewaywhichwereveryimportantforBF．Thetheoryandmodelbuilt
5、providedahelpfultryforBFsimulation，andnewmethodforguidanceonBFoperation．Keywords：blastfurnace；CFD；mathematicalmodel；coupling；simulation近年來，高爐冶煉采用先進(jìn)理論分析和測量手段，運行得到改善。且隨著高速計算機和高效計算方法的出現(xiàn)，使得建立多維多相高爐模型更準(zhǔn)確揭示爐內(nèi)狀態(tài)和耦合機理變得可行和有意義。國內(nèi)現(xiàn)有高爐模型，給出的信息少，而國外在這方面已經(jīng)取得很多成果，利用CFD等技術(shù)?建立多相耦合高爐模型[，對爐內(nèi)描述詳盡。文章所建立數(shù)學(xué)模
6、型將高爐過程分為氣、顆粒(焦炭和礦)、液(熱熔金屬)及粉(煤粉)4種相態(tài)，充分研究耦合過程，并針對國內(nèi)高爐情況做了相應(yīng)仿真計算。1高爐數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)高爐情況(見圖1)，建立高爐模型為二維軸對稱形式，模型涉及到穩(wěn)態(tài)情況下4個相態(tài)的多物理量守恒。通用守恒方程如下(e“)+(您私)=(e)+1Oarre)+5(1)收稿日期：2005—03—24．基金項目：山東省自然科學(xué)基金(Y2002F19)；山東省科學(xué)技術(shù)發(fā)展計；~1(012050107)和山東省技術(shù)創(chuàng)新項目(魯經(jīng)貿(mào)技字2003[182])．作者簡介：史巖彬(1979一)，男，博士生．E-mail：shiyanbin
7、_shabby@163．com維普資訊http://www.cqvip.com第27卷第7期史巖彬，等：基于多相流的高爐仿真模型研究85式中，e為i相體積比；為相密度；“為相速度軸向分量；為i相速度徑向分量；r為徑向坐標(biāo)。i為g、l、s、f時分別代表氣、固、液、粉相。式(1)中通過應(yīng)變量設(shè)定擴(kuò)散系數(shù)和源項S為相應(yīng)值，可表示所有守恒方程。1．1相間動量傳遞氣一顆粒相問曳力項利用Eegun[3,4]方程，則材料m(礦、焦)對氣流阻力由下式計算Fm=E1．75pg+()]×()c2式中，ll為i相隙問流速矢量；d為平均粒徑；為相粘度；為顆粒形狀因數(shù)。則氣一
