·648· 工程科学学报，第38卷，第5期 3.5 在钢液中上浮过程进行模拟研究，验证数值方法的有 3.0 一理论值 效性，并得到其在钢液中上浮时的速度变化规律.本 ●de80mm 2.5 d=40 mm 节将继续以d=40μm和d=80um固态球形氧化铝夹 杂物颗粒为研究对象，应用格子Boltzmann方法对其在 钢液中的上浮碰撞凝聚过程进行研究.图7为d= 159 40μm和d=80μm夹杂物颗粒上浮碰撞凝聚过程中模 拟区域中心Y-Z对称面上的速度分布 从图7可以看出：当1=1.22×10-4s即上浮开始 0.5 时，d=80μm的夹杂物颗粒位于d=40μm的夹杂物 '0 0.050.100.150.200.250.30 颗粒的正下方，但d=80um的夹杂物颗粒上浮速度较 时间/s 快，因此随着上浮的进行，两个颗粒之间的距离不断缩 图6不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度随时间的变化关系 小；当t=0.85s时，d=80μm的夹杂物颗粒已经追赶 Fig.6 Floating velocity of inclusions with different sizes as a func- 上d=40um的夹杂物颗粒，并发生碰撞后一起向上运 tion of time 动.图8为两种尺寸夹杂物颗粒单独上浮及一起上浮 并发生碰撞的情形下，夹杂物颗粒上浮速度随时间的 速度较慢，与其他尺寸夹杂物颗粒碰撞凝聚长大后，能 变化关系 够加速其在钢液中的上浮去除.但是至今很少有人对 从图8可以看出，两种尺寸夹杂物颗粒单独上浮 夹杂物颗粒之间的上浮碰撞凝聚过程，以及碰撞凝聚 时上浮速度随时间的变化关系与两者一起上浮并发生 后形成的复杂形貌夹杂物的上浮速度进行较为深入的 碰撞时差别较大.在两者一起上浮的情况下，随着时 研究.上一节对d=40um和d=80um的夹杂物颗粒 间的延长，两者的上浮速度都逐渐增大，但是位于下方 (a) 0.39 ■8品 0.10 钢液速度/ 钢液速度/ (10m·8) (103ms) (e) d 299 00 ■82 ■6 钢液速度/ 钢液速度 (103ms (103ms 图7夹杂物上浮过程中模拟区域中心Y-Z对称面上不同时刻的流场速度分布.(a)t=1.22×104s:(b)t=0.02s:(c)t=0.03s: (d)t=0.85s Fig.7 Velocity distributions in the Y-Z symmetry plane of the computational domain at different times in the inclusion floating process:(a)= 1.22×10-4s:(b)1=0.02s:(c）t=0.03s:(d)t=0.85s工程科学学报，第 38 卷，第 5 期 图 6 不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度随时间的变化关系 Fig． 6 Floating velocity of inclusions with different sizes as a func￾tion of time 速度较慢，与其他尺寸夹杂物颗粒碰撞凝聚长大后，能 图 7 夹杂物上浮过程中模拟区域中心 Y － Z 对称面上不同时刻的流场速度分布． ( a) t = 1. 22 × 10 － 4 s; ( b) t = 0. 02 s; ( c) t = 0. 03 s; ( d) t = 0. 85 s Fig． 7 Velocity distributions in the Y － Z symmetry plane of the computational domain at different times in the inclusion floating process: ( a) t = 1. 22 × 10 － 4 s; ( b) t = 0. 02 s; ( c) t = 0. 03 s; ( d) t = 0. 85 s 够加速其在钢液中的上浮去除． 但是至今很少有人对 夹杂物颗粒之间的上浮碰撞凝聚过程，以及碰撞凝聚 后形成的复杂形貌夹杂物的上浮速度进行较为深入的 研究． 上一节对 d = 40 μm 和 d = 80 μm 的夹杂物颗粒 在钢液中上浮过程进行模拟研究，验证数值方法的有 效性，并得到其在钢液中上浮时的速度变化规律． 本 节将继续以 d = 40 μm 和 d = 80 μm 固态球形氧化铝夹 杂物颗粒为研究对象，应用格子 Boltzmann 方法对其在 钢液中的上浮碰撞凝聚过程进行研究． 图 7 为d = 40 μm和 d = 80 μm 夹杂物颗粒上浮碰撞凝聚过程中模 拟区域中心 Y － Z 对称面上的速度分布． 从图 7 可以看出: 当 t = 1. 22 × 10 － 4 s 即上浮开始 时，d = 80 μm 的夹杂物颗粒位于 d = 40 μm 的夹杂物 颗粒的正下方，但 d = 80 μm 的夹杂物颗粒上浮速度较 快，因此随着上浮的进行，两个颗粒之间的距离不断缩 小; 当 t = 0. 85 s 时，d = 80 μm 的夹杂物颗粒已经追赶 上 d = 40 μm 的夹杂物颗粒，并发生碰撞后一起向上运 动． 图 8 为两种尺寸夹杂物颗粒单独上浮及一起上浮 并发生碰撞的情形下，夹杂物颗粒上浮速度随时间的 变化关系． 从图 8 可以看出，两种尺寸夹杂物颗粒单独上浮 时上浮速度随时间的变化关系与两者一起上浮并发生 碰撞时差别较大． 在两者一起上浮的情况下，随着时 间的延长，两者的上浮速度都逐渐增大，但是位于下方 · 846 ·