第12期 唐娜娜等：小方还连铸过程温度场和流场的实时模拟 ·1641· 温度℃ 温度℃ 1540.0 1540 1532.1 1476 1524.2 1412 1516.3 30 -1348 1508.4 1284 1500.5 1220 1492.6 110s 1156 1484.7 180s -1092 300s 1476.8 -1028 1468.9 964 1461.0 -900 400s 图5铸坯的凝固.(：)连铸全过程的温度分布：(b)结品器内的温度分布 Fig.5 Billet solidification:(a)temperature distribution during the entire continuous casting process:(b)temperature distribution in the mould region 速度m*。 0.120 湍动能刀 0.108 0.00070(a 0.096 0.00063 -0.084 000056 0.072 0.00049 0.060 0.0042 0.00035 -0.048 0.00028 0.036 0.00021 0.024 0.0014 0.012 0.00007 15830s 60s 15s 30g 60 图6不同时刻计算的湍动能(a）和速度场(b) Fig.6 Turbulent energy (a)and speed field (b)calculated at the different time 3结论 和流场的变化.出结晶器时铸坯坯壳厚度12.5mm, 这与实测值I3mm比较接近，模拟效果良好.根据 (1)针对钢铁连铸非稳态的铸造过程，建立了 不同时刻的固相分数分布得出垂直段的铸坯凝固行 模拟传热和流体流动的实时模拟模型.模型开发过 为在120s以后达到稳态.模拟的流场趋于稳定所 程充分考虑了湍流的影响，其计算采用了Lam- 需时间较短，时间大约30s.y方向的速度沿x方向 Bremhorst低雷诺数k一e方程，并对糊状区使用与液 存在波动，液体处的速度最大，固体坯壳处以拉坯速 相分数相关的达西源项进行处理.为了模拟连续拉 度0.02ms1向下运动. 坯的过程，采用任意拉格朗日一欧拉(ALE)方法实 (3)所开发的模型因为其可以实现包括连铸弧 现了移动计算域下的动态网格扩展. 形段在内的连铸全过程温度与流场的模拟，较 (2)利用建立的实时模型模拟了X70钢小方 ProCAST软件采用MLE算法等无法实现连铸弧形 坯连铸全过程（垂直段+弧形段+水平段）温度场 段的非稳态计算而言，展示出明显的技术优势.连第 12 期 唐娜娜等: 小方坯连铸过程温度场和流场的实时模拟 图 5 铸坯的凝固． ( a) 连铸全过程的温度分布; ( b) 结晶器内的温度分布 Fig． 5 Billet solidification: ( a) temperature distribution during the entire continuous casting process; ( b) temperature distribution in the mould region 图 6 不同时刻计算的湍动能( a) 和速度场( b) Fig． 6 Turbulent energy ( a) and speed field ( b) calculated at the different time 3 结论 ( 1) 针对钢铁连铸非稳态的铸造过程，建立了 模拟传热和流体流动的实时模拟模型． 模型开发过 程充分考虑了湍流的影响，其 计 算 采 用 了 Lam￾Bremhorst 低雷诺数 k--ε 方程，并对糊状区使用与液 相分数相关的达西源项进行处理． 为了模拟连续拉 坯的过程，采用任意拉格朗日--欧拉( ALE) 方法实 现了移动计算域下的动态网格扩展． ( 2) 利用建立的实时模型模拟了 X70 钢小方 坯连铸全过程( 垂直段 + 弧形段 + 水平段) 温度场 和流场的变化． 出结晶器时铸坯坯壳厚度 12. 5 mm， 这与实测值 13 mm 比较接近，模拟效果良好． 根据 不同时刻的固相分数分布得出垂直段的铸坯凝固行 为在 120 s 以后达到稳态． 模拟的流场趋于稳定所 需时间较短，时间大约 30 s． y 方向的速度沿 x 方向 存在波动，液体处的速度最大，固体坯壳处以拉坯速 度 0. 02 m·s － 1向下运动． ( 3) 所开发的模型因为其可以实现包括连铸弧 形段在内的连铸全过程温度与流场的模拟，较 ProCAST 软件采用 MILE 算法等无法实现连铸弧形 段的非稳态计算而言，展示出明显的技术优势． 连 · 1461 ·