"这篇论文是2013年由雷洪等人发表在《东北大学学报(自然科学版)》上的,属于自然科学领域的论文,探讨了非对称两流中间包内的流体流动对称化问题。研究采用了数值模拟和水模型实验的结合方法,对不同控流方案进行了分析,并将优化方案应用于工业实验。" 正文: 这篇论文主要关注的是钢铁冶炼过程中,中间包内的流体流动控制问题。中间包是连铸工艺中的关键环节,它在钢液的传输和净化中起到重要作用。在非对称两流中间包中,由于设计或操作的原因,流体流动可能会出现不对称,这可能导致流速差异、死区形成以及钢液温度不均等问题,从而影响产品质量。 作者首先指出了传统方法,即采用经典组合方法计算流体死区时存在的问题,这种方法可能导致负死区现象,即计算出的死区体积为负值,这是不物理的。因此,他们提出改用平均停留时间作为评价流体流动状态的参数,这是因为平均停留时间能更准确地反映流体在中间包内的混合情况。 在原始方案中,靠近长水口侧出口的平均停留时间为194秒,两个流之间的平均停留时间差达到了97秒,这导致了两股钢液之间5℃的温度差异。这种不对称性不仅影响了流体动力学,还可能引起钢液成分的不均匀,进而影响最终产品的质量。 为了解决这一问题,研究者引入了非对称长方形湍流控制器。这种控制器设计可以实现钢液流量在控制器出口处的非对称分布,从而更好地调控流体流动,减少不对称性。在采用非对称长方形湍流控制器和多孔挡墙后,近长水口侧出口的平均停留时间增加到了211秒,而两流之间的平均停留时间差减小到34秒,钢液的温度差异也降低到3℃。这些改进显著降低了流动不对称性,优化了中间包内的流场结构,有助于提高连铸效率和钢液的均匀性。 关键词包括非对称中间包、准对称化、非对称湍流控制器、RTD曲线(Residence Time Distribution,停留时间分布曲线)和平均停留时间,这些都是理解该研究核心内容的关键术语。RTD曲线是一种评估流体在反应器或中间包内停留时间分布的工具,对于理解和优化流体流动特性至关重要。 这篇论文通过数值模拟和实验研究,提出了一种新的非对称两流中间包流体流动控制策略,旨在改善钢液流动对称性,减少温度差异,提升连铸过程的稳定性和产品质量。这项工作对钢铁行业的工艺改进和生产效率提升具有实际意义。
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