·1396· 工程科学学报，第38卷，第10期 (a) (b) 0.5m·s速度(m·s-) 0.5m:1速度m·s ■0.30 030 -0.085 -0.085 0.170 0.170 7542 -0.255 -0.255 -0340 0.340 0.01 0.01 0475 0.255-0.170-0.08500.0850.1700.255 0.255-0.170-0.08500.0850.1700.255 距水口距离m 距水口距离m d 0.5ms速度/m 0.5ms1速度m· 1839 0.085 222 -0.085 -0.170 942 0.255 -0.255 0.340 -0.340- -0.425 -0.425 -0.255-0.170-0.08500.0850.1700.255 -0.255-0.170-0.08500.0850.1700.255 距水口距离m 距水口距离m 图5拉速为0.5mmin1时结品器内典型钢液流动流态.(a)t=0.52s:(b)t=11.44s:(c)t=33.80s:(d)t=46.80s Fig.5 Typical flow patterns in the mold at a casting speed of 0.5m"min:(a)1=0.52s:(b)t=11.44s:(c)t=33.80s:(d)=46.80s 始拍摄时间t为0.52s时钢液从水口射出撞击窄面后 速增大结晶器内钢液流速加快 分为上回流和下回流，且左右两侧强度一致，流股较为 图7为结晶器内钢液流态及流速的52s时均图 对称，流态为双辊流：由图5(b)可知，11.44s时水口 其中图7(a)为拉速0.5mmin时结晶器内钢液时均 出口右侧钢液流较左侧明显上翘，导致水口右侧上回 流场，可以看出不同时刻结晶器内钢液的流态在不停 流强于左侧，形成右强左弱的不对称流：由图5（©）可 变化，这是湍流的特点，但是只要连铸条件选择合适能 知，33.80s时钢液从水口射出后射流角度较0.52s和 使各流态所占比例适中，能使其时均流场维持稳定的 11.44s时向下偏转，导致冲击点下移，上回流强度减 双辊流且以水口为中心结晶器左右两侧流股较为对 弱，形成单辊流；由图5(d)可知，46.80s时水口出口 称：图7(b)为拉速0.6m·min时结晶器内钢液时均 左侧钢液流较右侧明显上翘，导致水口左侧上回流强 流场，可以看出当拉速由0.5mmin增加至0.6m· 于右侧，形成左强右弱的不对称流 min时结晶器内钢液流速增大，左侧强流出现的频率 图6为拉速为0.6m·min结晶器内不同时刻典 较大，导致其52s时均流态为极其不对称的左侧强流. 型流态，同样地将开始拍摄时刻记为0s.由图6可知， Gupta和Lahiri网在研究中发现，结晶器水模型内流场 距开始拍摄0.52s时结晶器内钢液流态为左侧强流， 的对称性若排除结构的不对称（水口出口角度、形状 25.48s时为单辊流，37.44s时为双辊流，48.36s时为 等在制作时产生的误差)或者操作不当（水口未对中） 右侧强流.对比图5和图6可知，当拉速由0.5m· 与以下因素有关：结晶器水模型的出水方式（多孔排 min增大至0.6m·min时，结晶器内钢液流动的典 水或者蛇形排水)、结晶器的长度和结晶器的断面宽 型流态均为双辊流、单辊流、左侧强流和右侧强流，拉 厚比.本实验建立的水模型为多孔排水，此种排水方工程科学学报，第 38 卷，第 10 期 图 5 拉速为 0. 5 m·min － 1时结晶器内典型钢液流动流态 . ( a) t = 0. 52 s; ( b) t = 11. 44 s; ( c) t = 33. 80 s; ( d) t = 46. 80 s Fig． 5 Typical flow patterns in the mold at a casting speed of 0. 5 m·min － 1 : ( a) t = 0. 52 s; ( b) t = 11. 44 s; ( c) t = 33. 80 s; ( d) t = 46. 80 s 始拍摄时间 t 为 0. 52 s 时钢液从水口射出撞击窄面后 分为上回流和下回流，且左右两侧强度一致，流股较为 对称，流态为双辊流; 由图 5( b) 可知，11. 44 s 时水口 出口右侧钢液流较左侧明显上翘，导致水口右侧上回 流强于左侧，形成右强左弱的不对称流; 由图 5( c) 可 知，33. 80 s 时钢液从水口射出后射流角度较 0. 52 s 和 11. 44 s 时向下偏转，导致冲击点下移，上回流强度减 弱，形成单辊流; 由图 5( d) 可知，46. 80 s 时水口出口 左侧钢液流较右侧明显上翘，导致水口左侧上回流强 于右侧，形成左强右弱的不对称流． 图 6 为拉速为 0. 6 m·min － 1结晶器内不同时刻典 型流态，同样地将开始拍摄时刻记为 0 s． 由图 6 可知， 距开始拍摄 0. 52 s 时结晶器内钢液流态为左侧强流， 25. 48 s 时为单辊流，37. 44 s 时为双辊流，48. 36 s 时为 右侧强流． 对比图 5 和图 6 可知，当拉速由 0. 5 m· min － 1增大至 0. 6 m·min － 1 时，结晶器内钢液流动的典 型流态均为双辊流、单辊流、左侧强流和右侧强流，拉 速增大结晶器内钢液流速加快． 图 7 为结晶器内钢液流态及流速的 52 s 时均图． 其中图 7( a) 为拉速 0. 5 m·min － 1时结晶器内钢液时均 流场，可以看出不同时刻结晶器内钢液的流态在不停 变化，这是湍流的特点，但是只要连铸条件选择合适能 使各流态所占比例适中，能使其时均流场维持稳定的 双辊流且以水口为中心结晶器左右两侧流股较为对 称; 图 7( b) 为拉速 0. 6 m·min － 1时结晶器内钢液时均 流场，可以看出当拉速由 0. 5 m·min － 1 增加至 0. 6 m· min － 1时结晶器内钢液流速增大，左侧强流出现的频率 较大，导致其 52 s 时均流态为极其不对称的左侧强流． Gupta 和 Lahiri［2］在研究中发现，结晶器水模型内流场 的对称性若排除结构的不对称( 水口出口角度、形状 等在制作时产生的误差) 或者操作不当( 水口未对中) 与以下因素有关: 结晶器水模型的出水方式( 多孔排 水或者蛇形排水) 、结晶器的长度和结晶器的断面宽 厚比． 本实验建立的水模型为多孔排水，此种排水方 · 6931 ·