采用1：1的水模型和工业试验研究了水口底部形状（凹底、平底和凸底）和凹底水口井深（井深分别为0、10和20 mm）对结晶器流场与自由液面特征的影响.在拉速为1.8 m·；min-1时，凹底水口和平底水口下结晶器内流场的对称性要优于凸底水口.三种水口条件下结晶器液面的表面流速变化规律为凸底水口>平底水口>凹底水口.对比不同井深凹底水口的液面特征发现：井深为10 mm的凹底水口可以有效降低结晶器的液面波动与表面流速，防止卷渣的发生.工业试验对比了凹底与凸底水口在实际生产中的使用效果，发现凸底水口下的液面波动显著大于凹底水口.凸底水口下结晶器液面波动变化的功率（频率为0.003~0.05 Hz）比凹底水口大约10倍，这与水模型的结果吻合较好

应用共存理论和规划理论,以夹杂物与钢水化学反应自由能变化值最小化为目标,建立了夹杂物成分与结晶器钢水成分之间关系的数学模型.经验证,在夹杂物为液态的情况下,模型计算结果与实测结果相符合.利用模型计算了[Ca]、[Al]含量对夹杂物成分的影响.结果表明,为将CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物控制在塑性区,结晶器中钢水[Al]含量应根据[Ca]含量的变化而变化.当[Ca]的质量分数为5×10-6时,应控制钢水中[Al]的质量分数在12×10-6左右

连续定向凝固过程中结晶器的温度分布对固-液界面位置和形状具有重要影响.在建立三维物理模型以及确定材料热物性参数、边界条件与冷却水对流换热系数计算方法的基础上,采用ANSYS有限元软件对不同参数组合条件下镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固的稳态温度场进行了数值模拟.研究结果表明,在所给定的模型及各种参数条件下,镍钛形状记忆合金在结晶器内可以完成凝固过程,且固-液界面呈平直状,具备了进行连续定向凝固制备的基本条件

基于结晶动力学理论，建立了球墨铸铁凝固过程各阶段微观组织形成形核和长大的数学模型；根据该结晶动力学模型，编制了球铁微观组织形成模拟软件FTStructure．该软件可以预测球铁凝固过程中各相的形成以及固态转变中铁素体和珠光体的形成，并进而预测铸态力学性能．模拟了阶梯形试块的冷却曲线、微观组织和布氏硬度．模拟与实测结果符合较好．

采用1：1的水模型研究了高拉速条件下凝固坯壳对结晶器内的流场与液面特征的影响.结果表明：考虑凝固坯壳时结晶器内的流场出现了轻微的不对称现象，在高拉速条件下（2.4 m·min-1），有坯壳时结晶器液面最大平均波高与表面流速比没有坯壳时分别大31%和35%.对比有/无坯壳条件下自由液面形状可知：考虑凝固坯壳之后的液面变形程度比没有考虑时更大，更易导致卷渣的发生.液面波动的功傅里叶变换分析表明：考虑坯壳之后结晶器液面的高频率波动的振幅大于无坯壳的情形，所以考虑坯壳之后由于结晶器下部内腔变小，更多的流股能量集中在上回流区，使得上回流的湍流程度比无坯壳时要大，进而导致了液面波动与表面流速的增大.因此，为了缩小与实际连铸过程的差别，在高拉速的物理模拟中有必要考虑凝固坯壳的影响

本文介绍了连续铸锭凝固传热数学模型及文献中常见的几种不同的差分方程。导出了考虑小单元体内部和相邻小单元体之间热平衡的差分方程。介绍了计算机程序编制框图。并应用差分方程计算了连铸板坯结晶器凝固过程。讨论了热物理参数和操作工艺条件对结晶器钢液凝固过程的影响

本文采用快速收敛的ADC[1]法,k-ε双方程湍流模型和雷诺方程,计算了连铸结晶器熔池内的三维流场,计算结果与实验测定相一致,取得了快速收敛节省机时的突出效果,并且在流场结构及特性上得出了较二维计算更为真实全面的结果。在湍流计算中得出C2的新经验值,保证了计算的稳定性

以国内某钢厂220 mm×1800 mm板坯连铸结晶器为原型,根据相似性原理建立相似比为0.6的水模型,利用粒子图像测速技术(PIV)对比不同浸入式水口(SEN)的出口角度、浸入深度及水口底部结构条件下的结晶器内流场流速特征,同时使用波高仪对液面波动振幅进行实时监测,并结合F数分析各SEN条件对结晶器内钢液流动特征.研究发现,在各浸入式水口条件下,位于结晶器液面1/4宽面处附近出现矢量流速向下的剪切流,同时在水口附近发现不规则漩涡.试验结果表明:浸入式水口的出口角度、浸入深度的增加能够强化上回旋区缓冲作用,降低结晶器液面表面流速;尽管凹底结构SEN能减弱钢液湍动能,但其对1/4宽面处剪切流速度的影响不大.另外,液面波动幅度和F数变化规律一致,且当浸入式水口出口角度15°、20°,浸入深度135 mm、145 mm条件下波幅与F数最为合理,从而减小或避免液面卷渣,提高连铸坯质量

利用染料示踪法,采用波高传感器和旋桨式流速仪在全比例水模型中研究了四种浸入式水口(A型:凹型,15°(上角度)-15°(下角度);B型:凸型,15°-15°;C型:凹型,40°-15°,D型:凸型,40°-15°)下板坯连铸结晶器内的流场和液面特征.发现采用凹型水口时结晶器液面的波动与表面流速均小于凸型水口.凹型水口F的表面流速变化的功率(频率为0.03~0.1Hz)比凸型水口小约50%,所以凹型水口更有利于减少结晶器内卷渣的发生.在高拉速条件下(拉速为1.8m·min-1,较大的水口出口上角度有利于抑制水口出口流股的漩涡流,进而减少剪切卷渣的发生.四种水口中C型水口条件下结晶器液面的表面流速最小,约为0.27m·s-1,为提高拉速留有较大余地,所以适合高拉速连铸的最佳浸入式水口为C型

采用大涡模拟研究连铸钢水非定常湍流特性，比较了雷诺平均数学模型与大涡模拟数学模型对预测结晶器内钢水湍流运动的影响.模型采用一种低温液态金属模型的超声波多普勒速度仪（UDV）的测量结果进行验证，表明大涡模拟比雷诺平均模拟与实验测量结果更加吻合.瞬态湍流研究表明，大涡模拟优于雷诺平均数学模型，能够捕捉到水口附近高频率的湍流脉动现象.水口出流钢水区域内小尺度湍流结构起支配作用，射流以阶梯状上下摆动向结晶器内扩散.受湍流大尺度作用，结晶器内流场偏流现象始终存在，并且呈周期性变化，随着对流场时间平均的增加，结晶器内的不对称现象逐渐消除