Vol.24 于会香等：板坯连铸浸入式水口出口速度对结晶器流场影响的数值模拟 ·493· (2)动量守恒方程. 2.4数值求解 uytpg.(2) 罂黑驶r品u装 基于上述模型的控制方程及边界条件，应 (3)湍动能方程. 用英国ATE公司的CFX4.3软件，并结合Fortran 2》-8+台)81G-e PowerStation6.l软件编程可以进行计算.计算 '∂x (3) 步骤如下： (4)湍动能耗散方程. (1)前处理.建立模型的几何造型、划分网 22-2u+怡)eHe0-e0 2 P Ox. (4) 格、编写命令文件及子程序. 上述方法所出现的系数按Launder和Spal- (2)求解.通过控制求解精度及迭代步骤，调 ding所推荐的数据.取4。=0.09，c=1.43,c2= 节松弛因子，达到收敛的结果.求解在Pen- 1.92,k=1.0,0.=1.0. tiumⅢ550计算机上进行，计算时间约为60min 2.3边界条件 (3)后处理.将计算结果进行可视化处理. (1)入口边界条件.采用CX用户子程序作 3结果与讨论 接口，将模拟计算的水口出口处速度直接赋予 结晶器入口， 3.1浸入式水口内钢液流场的基本特征 图1为浸人式水口内钢液的流动状态.由图 (②)出口边界条件.本模型采用质量边界条 件，即出口处与入口处质量守恒 可见，在水口出口截面上，钢液的流动速度不均 (3)结晶器液面.将其处理为自由液面.即： 匀，方向与侧孔倾角的方向不一致.但是，无论 部-影=v=0. 侧孔倾角为5°，0°还是-15°，水口出口处钢液的 流动都可分为两部分： (4)结晶器壁面.在结晶器壁面处，采用无滑 (1)侧孔下半部分有大量钢水流出，方向向 移边界条件，对壁面附近粘性支层中的流体采 下，且速度较大 用壁面函数法计算 (2)侧孔上半部分有较弱的向上回流，且流 (b) 向下15° 向下15 速度最大值1.1373m/min 速度最大值1.1141m/min 向下15° 速度最大值1.0384m/min 图1不同倾角下水口流场图.()水口流场全图：(b)水口出口流场放大图 Fig.1 Calculated velocities at different submerged entry nozzle angles 速较小.此外，当水口倾角由向上变为向下时，口速度赋值方法下结晶器的流场，图3为不同 其出口速度的最大值逐渐变小 赋值方法下结晶器窄面受到的剪切力，图4为 32不同入口速度赋值方法的比较 不同赋值方法下窄面受到特征剪切力的位置. 鉴于浸人式水口内钢液的流动特征，本文 综合图2~4可见，两种赋值方法下的结晶器流场 用Fortran程序将模拟计算的水口出口速度赋予 方式、钢液对壁面的剪切力以及钢液在窄面的 结晶器人口进行计算.图2给出了两种不同入 撞击点位置（即剪切力为零）都有一定的差别.从， 一 于 会 香等 板坯 连铸浸 入 式水 口 出 口 速度 对 结 晶器流 场 影 响 的数值 模拟 一 动量守恒方程 瞥 一需 十去 。韵曝 伽翩， 湍 动能方程 ，瞥 丢 仁。 哈嚼 “ 一。 · ， 湍 动能耗散方程 ，弩 一 丢 。 借嚼 “一专一令 ‘ ， 上述方法 所 出现 的 系数按 和 「， 所 推荐 的数 据 取声 。 ， ， ， 二 ， 氏 ， 二 边界条件 人 口 边 界条件 采用 用 户子程序作 接 口 ， 将模拟计算 的水 口 出 口 处速度 直接赋予 结 晶器人 口 出 口 边 界条件 本模 型 采 用质量边 界 条 件 ， 即 出 口 处 与人 口 处质量 守恒 结 晶器液 面 将其处理为 自由液 面 即 刁 刁 己￡ ，叹一 一不产一 ，不 一 二 结 晶器壁面 在结 晶器壁 面处 ， 采用 无滑 移边界条件 ， 对壁 面 附近粘性支层 中的流 体采 用 壁 面 函数法计算 数值求解 基 于 上述 模型 的控制方程及边 界条件 ， 应 用 英 国 公 司 的 软件 ， 并结合 软件编程 可 以 进 行计算 计算 步骤 如下 前处理 建立 模 型 的几何造 型 、 划分 网 格 、 编写命令文件及子程序 求解 通 过控制求解精度及迭代步骤 ， 调 节 松 弛 因 子 ， 达 到 收 敛 的结 果 求解 在 计算机上进行 ， 计算时 间约 为 后处理 将计算结果 进行 可 视化处理 结果与讨论 浸入式水 口 内钢液流场的基本特征 图 为浸人式水 口 内钢液 的流动状态 由图 可 见 ， 在水 口 出 口 截面上 ， 钢液 的流动速度不 均 匀 ， 方 向与侧孔倾角 的方 向不 一致 但是 ， 无论 侧孔倾角 为 ， 还是 一 ， 水 口 出 口 处钢液 的 流 动 都可分 为两部分 侧孔 下 半部分有 大量钢 水流 出 ， 方 向 向 下 ， 且速度 较大 侧孔 上 半部分有较弱 的 向上 回 流 ， 且 流 翼 鸯代二 东 ‘ 乏 七 讼 二白 簇赢 一 夔 易 、 值 弋二 二 匕 乏 七 二 二， 一 最大值 图 不 同倾角 下水 口 流场 图 水 口 流场 全 图 水 口 出口 流场 放大 图 们允 速较小 此外 ， 当水 口 倾角 由向上 变 为 向下 时 ， 其 出 口 速度 的最大值逐渐变小 不 同入 口 速度赋值方法的 比较 鉴 于 浸人式水 口 内钢液 的流 动特征 ， 本文 用 程序将模拟计算 的水 口 出 口 速度 赋予 结 晶器人 口 进行计算 图 给 出 了两种 不 同入 口 速度赋值方法 下 结 晶器 的流 场 ， 图 为不 同 赋值方法 下 结 晶器窄面 受 到 的剪切 力 ， 图 为 不 同赋值方法下 窄面 受到 特征 剪切 力 的位 置 综合 图 碑 可见 ，两种赋值方法下 的结晶器流场 方式 、 钢 液对壁 面 的剪切 力 以 及 钢液在 窄面 的 撞 击点 位置 即剪切力 为零 都有 一定 的差 别