关于分叉式潜入式喷嘴内部瞬态流动及气泡分布的数学模拟

《steel research international》：Mathematical Simulation on the Transient Flow and Bubble Distribution within a Bifurcated Submerged Entry Nozzle

熔钢流动与分流浸没式喷嘴气泡分布及喷射特性研究采用三维大涡模拟耦合体积分数模型，系统分析单/多通道氩气喷射、铸速和流量对熔钢流场、气泡空间分布及出口喷射特征的影响。对比水模型验证了模型预测气泡分布的准确性，多通道喷射使氩气分布均匀性提升，气泡平均直径缩小23.6%（单16.72mm vs 多12.03mm），铸速增加导致气泡分散度增大，喷射速度和回流速度同步提升但垂直角度和回流区比例下降。氩气流量增大引发出口回流速度波动加剧，对喷射特性产生显著影响。

　　

摘要

本文建立了一个耦合的三维大涡模拟模型和流体体积模型，系统研究了通过单通道和多通道塞杆注入氩气、铸造速度以及氩气流量对熔融钢流动、气泡空间分布以及分叉式浸入式喷嘴（SEN）喷射特性的影响。与水模型相比，当前模型能够准确预测SEN中的气泡分布。多通道氩气吹注使得氩气分布更加均匀，并产生直径更小、数量更多的气泡。单通道吹注时气泡的平均直径为16.72毫米，而多通道吹注时气泡的平均直径为12.03毫米。随着铸造速度的提高，氩气泡的分散程度增加。喷射速度和回流速度也随之增加，但喷射的垂直角度以及回流区域的比例逐渐减小。随着氩气流量的增加，出口处回流速度的波动也会增大。氩气的注入对出口处的喷射特性有显著影响。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。