.1282· 工程科学学报.第41卷，第10期 径分布如图1(b)和(c)所示.根据式(1)的模拟原 度为3.9×103kg·m3)的尺寸分布则如图1(d) 则，其所对应的实际钢液中某液态夹杂（假定其密 所示. 200μm 200μm 35 30 30 5050 10 5 <5050100.150200250>300 <20204060 80-100->120 100150200250300 40 6080100120 直径μm 直径μm 图1邻苯二甲酸二辛酯液滴的初始形貌(a)、轮廓拟合(b)、粒径分布()和所对应的实际液态夹杂粒径分布(d) Fig.1 Initial morphology (a),fitted contour (b),size distribution of DOP particles (e),and the corresponding size distribution of actual liquid in- clusions in molten steel(d) 1.1.3实验方法 物理模拟实验装置如图2所示.60mL有机试 剂（约占钢包总容积的0.5%）经苏丹红着色后通过 特定方法均匀分散在钢包中.钢包底吹C0,气体搅 拌，流量为0.05L·mim-1.与此同时从钢包上方滴 定管注水，精确控制注入流量为50mL·min1.随着 液体的不断注入，上浮至表面的有机液滴随之溢出， 每隔2min收集上浮的混合物并在滴定管中静置分 离，得到纯有机液.每组实验重复三次以保证重现 性.则某一时刻模拟夹杂物的去除率可按下式 计算： .=(含/ 1一钢包模型：2一底吹搅拌：3一顶面环形吹气：4一滴定管： (2) 5一顶部注水：6一锥形瓶收集：7一静置分层 图2物理模拟实验装置示意图 式中，门表示前k个时间间隔内的去除率之和：V。为 Fig.2 Schematic diagram of experimental apparatus 初始加入的有机试剂体积，即60mL;V,为第i个时 间间隔内收集的有机试剂体积，mL.实验中改变模 of fluid)来计算单个液滴对聚并过程中有机液滴与 拟夹杂物的种类以研究不同夹杂液滴间的碰撞聚并 连续相水之间的界面变化.为消除其他因素的干 行为 扰，本模型基于如下基本假设：(1)在计算域内，连 1.2数值模拟方法 续相水处于静止状态：(2)聚并前，两个有机液滴成 为了详细分析界面特性对液态夹杂物聚合行为 分和尺寸一致且均为球形：(3)计算域中有且仅有 的影响规律，在物理模拟实验的基础上，本研究利用 两个有机液滴.其计算域的示意图如图3所示，R FLUENT计算平台结合二次开发的方法，对研究对 为半径，v为速度 象进行了一系列简化处理，采用VOF模型(volume 为了揭示当两个液滴无限接近时，界面张力等工程科学学报,第 41 卷,第 10 期 径分布如图 1(b)和(c)所示. 根据式(1)的模拟原 则,其所对应的实际钢液中某液态夹杂(假定其密 度为 3郾 9 伊 10 3 kg·m - 3 ) 的尺寸分布则如图 1 ( d) 所示. 图 1 邻苯二甲酸二辛酯液滴的初始形貌(a)、轮廓拟合(b)、粒径分布(c)和所对应的实际液态夹杂粒径分布(d) Fig. 1 Initial morphology (a), fitted contour (b), size distribution of DOP particles (c), and the corresponding size distribution of actual liquid in鄄 clusions in molten steel(d) 1郾 1郾 3 实验方法 物理模拟实验装置如图 2 所示. 60 mL 有机试 剂(约占钢包总容积的 0郾 5% )经苏丹红着色后通过 特定方法均匀分散在钢包中. 钢包底吹 CO2气体搅 拌,流量为 0郾 05 L·min - 1 . 与此同时从钢包上方滴 定管注水,精确控制注入流量为 50 mL·min - 1 . 随着 液体的不断注入,上浮至表面的有机液滴随之溢出, 每隔 2 min 收集上浮的混合物并在滴定管中静置分 离,得到纯有机液. 每组实验重复三次以保证重现 性. 则某一时刻模拟夹杂物的去除率可按下式 计算: 浊tk = ( 移 k i = 1 Vti ) V0 (2) 式中,浊tk表示前 k 个时间间隔内的去除率之和;V0为 初始加入的有机试剂体积,即 60 mL;Vti为第 i 个时 间间隔内收集的有机试剂体积,mL. 实验中改变模 拟夹杂物的种类以研究不同夹杂液滴间的碰撞聚并 行为. 1郾 2 数值模拟方法 为了详细分析界面特性对液态夹杂物聚合行为 的影响规律,在物理模拟实验的基础上,本研究利用 FLUENT 计算平台结合二次开发的方法,对研究对 象进行了一系列简化处理,采用 VOF 模型( volume 1 ―钢包模型; 2 ―底吹搅拌; 3 ―顶面环形吹气; 4 ―滴定管; 5 ―顶部注水; 6 ―锥形瓶收集; 7 ―静置分层 图 2 物理模拟实验装置示意图 Fig. 2 Schematic diagram of experimental apparatus of fluid)来计算单个液滴对聚并过程中有机液滴与 连续相水之间的界面变化. 为消除其他因素的干 扰,本模型基于如下基本假设:(1) 在计算域内,连 续相水处于静止状态;(2)聚并前,两个有机液滴成 分和尺寸一致且均为球形;(3)计算域中有且仅有 两个有机液滴. 其计算域的示意图如图 3 所示,R 为半径,v 为速度. 为了揭示当两个液滴无限接近时,界面张力等 ·1282·