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Fluent50吨钢包底吹氩过程流场研究+钢包吹气数学模型第2页

更新时间：2016-10-23: 来源：毕业论文

钢包吹气的数学模型
2.1控制方程[13，14]
                                                     (12)
                           (13)
湍流动能k方程为：
                                      (14)
湍流动能耗散率方程为：
                              (15)
式中：为流体密度，kg/m3；P为压力，Pa；为有效黏度，Pa•S；为体积力，N/m3
2.2 边界条件
流体的自由面为光滑的水平面，无剪切应力存在；入口速度分布认为是均匀的；近壁处平行于壁面流速和湍流特征参数采用壁函数[8]
3 计算结果及分析讨论
3.1 计算对象和钢包尺寸
（1）钢包尺寸
本研究计算所用钢包尺寸及相关参数，详见表1。
表1 钢包实际参数
参数钢包实际参数
高度 /mm 2500
底部内径 /mm 1950
顶部内径 /mm 2200
钢水液面高度 /mm 2084
气体流量 / L•min-1 100~300
液体密度 / kg•m-3 7100
氩气密度/kg/m3 1.6228
吹氩口直径/mm 32

所研究对象的物性参数选择如下。
密度：1600℃ 时钢水密度为 7100kg / m3；25℃ 时Ar密度为 1.6228kg / m3。
粘度：1600℃ 时钢水粘度为 0.006 kg / m•s；25℃ 时Ar的粘度为 2.125×10-5 kg / m•s。
（2）钢水高度：

（3）氩气气泡直径：
取Ar气流量为200 L•min-1计算，气体搅拌时最大气泡直径为：
；
气泡平均直径为：
。
（4）湍流动能：
J。
（5）湍流耗散率：
J/s。
（6）湍流强度：
Mpa。
（7）水力直径：
对于钢包底吹氩气情形，可直接用透气砖的特征直径作为水力直径，即32mm。