Vol.22N0.5 包燕平等：薄板坯连铸结晶器内流场的三维数值模拟 ·413· 速度的最大值相应增大，并且水口下部的速度 边处，减少了结晶器内钢液面的波动 值增大.因此，Z向平均速度随水口出口倾角的 (4)本模型计算了水口出口处流动速度的分 下倾而增大.这也就是钢液的冲击深度及强度 布，对结晶器内速度分布的影响，计算结果表 随结晶器出口倾角的下倾增加而增大的原因. 明，结晶器出口倾角的变化，主要对流向结晶器 底部方向的流速有较大的影响，而对流向结晶 3结论 器窄面的流速影响不大.因此，在同一拉速条件 下，随倾角的下倾，钢液的冲击深度及强度 (1)针对薄板坯连铸结晶器中钢液的紊流流 增大， 动特征，本文利用商业软件C℉X4,建立了一个 三维有限差分模型，通过计算这一限定空间射 参考文献 流的紊流时均场，并采用均相流模型，模拟了结 1 McDAVID R M,Thomas B G.Flow Behavior of the Top 晶器内钢液液面形状及速度场，并应用水力学 Surface Flux/Powder Layers in Continuous Casting Mol- ds.Metall Mater Trans B,1996,27B(8):672 模型对计算结果进行了验证. 2王朕增，张国滨，连铸结晶器中钢液流速解析，钢 (2)数学模型计算结果表明，随着拉速的提 铁，1993,28(12：28 高，上回流涡心位置逐步向结晶器窄边移动，在 3 Thomas B G.Application of Mathematical Models to the 上部容易形成驻波，并且流股不易分散，导致冲 Continuous Slabing Casting Mold.in:Steelmaking Con- 击力明显增大；同时下回流逐步发展，下回流旋 ference Proceeding,1989,423 4 Dharmendra Gupta,Lahiri A K.Water-Modeling Study of 涡区域增大，速度增大，不利于初生坯壳的凝固 the Surface Disturbances in Continuous Slab Caster.Met- 和生长. all Mater Trans B,1994,25B(4):227 (3)当水口倾角下倾增加时，流股出口角度 5 Gupta D,Lahiri A K.A Water Model Study of the Flow 逐步下倾，流股的冲击深度增加.同时，随着水 Asymmetry Inside a Continous Slab Casting Mold.Meta- 口倾角下倾增大，上回流涡心位置逐步移向窄 llurgical and Materials Transactions B,1996,27B(8):757 Three-dimension Mathematical Model Study on Fluid Flow in Thin Slab Continuous Caster Mold BAO Yanping,ZHU Jianqiang,ZHANG Tao,TIAN Naiyuan,XU Baomei Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT By using the commercial code CFX,the three-dimensional finite-difference model to simulate the fluid flow in thin slab continuous caster mold has been set up.By using this model,the effects of the SEN variables and casting speed on surface turbulence and velocity fields in the thin slab mould are studied.The effect of the velocity distribution of nozzle outlet on the flow fluid in the mould is also studied. KEY WORDS thin slab continuous caster mold;fluid flow;mathematical modelV b l . 2 2 N o . 5 包燕 平 等 : 薄板 坯连 铸结 晶器 内流 场 的三维 数值 模拟 . 4 1 3 - 速 度的 最 大值相 应 增大 , 并 且 水 口 下 部 的速度 值 增大 . 因 此 ,Z 向平 均速度 随水 口 出 口 倾 角的 下倾 而 增大 . 这也 就 是 钢 液 的冲击深度及 强 度 随结 晶 器 出 口 倾 角 的下 倾增 加 而 增 大 的原 因 . 边处 , 减少 了 结晶 器 内钢 液面 的 波动 . 3 结论 ( 1) 针对薄板坯连铸结 晶器 中钢 液 的紊流流 动 特 征 , 本 文利用 商业软件 C F X 4 , 建立 了 一 个 三维 有 限差分 模型 , 通过计算 这一 限定 空 间 射 流 的紊流 时均场 , 并采用均相流模型 , 模拟 了结 晶器 内钢 液液 面形状 及速度场 , 并应用 水力学 模 型 对计算 结果 进行 了 验证 . (2 ) 数学模型 计 算结果 表 明 , 随 着拉速 的 提 高 , 上回流涡 心 位 置逐步 向结 晶 器窄边移动 , 在 上部容易 形成 驻波 , 并 且流股 不 易分 散 , 导 致冲 击力 明显 增大 ; 同 时 下 回 流逐步发展 , 下 回 流旋 涡 区 域增大 , 速 度增大 , 不 利于 初生 坯壳 的凝 固 和 生长 . (3 )当水 口 倾角 下 倾增加 时 , 流股 出 口 角度 逐步 下 倾 , 流股 的冲 击深度增 加 , 同 时 , 随 着水 口 倾 角下 倾增大 , 上 回流 涡 心 位置 逐 步移 向窄 布 , 对 结 晶器 内速度分布 的影 响 , 计 算结果表 明 , 结 晶器 出 口 倾角 的 变化 , 主 要 对流 向结 晶器 底部 方 向的 流速 有较大 的影 响 , 而对 流 向结 晶 器窄 面 的 流速影 响不 大 . 因 此 ,在 同 一 拉速条件 下 , 随 倾角 的 下 倾 , 钢 液 的冲击 深度 及 强 度 增 大 . 参 考 文 献 1 M e D A V ID R M , T h o m as B G . F l ow B e h a v i o r o f ht e oT P S u r fa e e F l u x/ Po w d e r L ay e sr in C o n tin u o u s C as t in g M o l - d s . M e at l l M aet r T r a n s B , 1 9 9 6 , 2 7B (8 ) : 672 2 王 联 增 , 张 国滨 . 连 铸 结 晶器 中钢 液流 速解 析 . 钢 铁 , 19 9 3 , 2 8 ( 1 2 ) : 2 8 3 hT o m as B G . A P Pl i e at i o n o f M aht e m at i c a l M o d e l s t o t h e C o nt i n u o u s S l a b i n g C a s ti n g M o ld . i n : S te e lm iak n g C o n - fe re n c e P r o e e e d i n g , 19 8 9 , 4 2 3 4 D h a r n l e n dr a G u Pat , L ha iir A K . W 自t e r 一 Mo d e li n g s ut dy o f ht e S u ir 触e e D i s l ur b an e e s i n C o n t in u o u s Sl ab C as t e .r M e t - a ll M at e r T r a n s B , 1 9 9 4 , 2 5 B (4 ) : 2 2 7 5 G uP at D , L ah iir A K . A 叭a/ t e r M o d e l s ut d y o f ht e F l o w A s y m m e ytr nI s id e a C o nt i n o u s S l ab C as t in g M o ld . M e at - 11 u 电i e a l an d M at e ir a l s rT an s ac t i o n s B , 1 9 9 6 , 2 7 B ( 8 ) : 7 5 7 T hr e e 一 d im e n s i o n M at h e m a t i e a l M o d e l S tu 勿 o n F l u i d F l o w i n T h i n S lab C o n t i n u o u s C a s t e r M o l d BA O aY nP i gn, Z H U j i a qn ia gn, IZ例刃 6 aT矶 7艾咬N N d iy u a n , J $ U B a o m e i M e alt l切嗯 y S e h o l , U S T B e ij in g , B e ij in g 10 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T B y u s in g ht e e o r n 们。 e cr i a l e o d e C FX , ht e htr e e 一 d而e n s i o n a l if in t e 一 d i fe r e n e e m o d e l t o s而u l at e ht e if u id fl o w in t h l n s lab c o nt in uo u s e a s t e r m o ld h as b e e n s et uP . B y us in g ht i s m o d e l , ht e e fe e t s o f ht e S EN v iar a b l e s an d e a s t i n g sP e e d o n s u r af e e tL ir b u l e n e e an d v e l o e iyt if e ld s i n ht e ht i n s lab m o u ld ar e s ut d i e d . hT e e fe e t o f ht e v e l o e iyt d i s itr b ut i o n o f n o司 e o ut l e t o n ht e fl ow if u id in ht e m o u ld 1 5 a l s o s ut d i e d . K E Y W O R D S t h i n s lab e o lt in u o u s e a s t e r m o ld ; fl u id fl o w ; m a ht e m at i e a l m o d e l