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1、第40卷第12期钢铁Vol.40,No.122005年12月IronandSteelDecember2005鼓风管对热风炉鼓风室气流分布的影响1,2111赵民革,胡日君,程树森,高征铠(1.北京科技大学,北京100083;2.首钢集团总公司技术研究院,北京100041)摘要:利用计算流体力学方法研究了鼓风管数目和布置方式对高炉内燃式热风炉鼓风室内冷风气流分布的影响。由k2ε双方程湍流模型建立了数学模型,并采用SIMPLE算法进行计算。模拟结果表明:不论是单管鼓风还是双管鼓风,都存在着比较严重的“偏流”现象;中心单鼓风管鼓
2、风比偏侧单鼓风管鼓风更有利于鼓风室内气流分布;对称双鼓风管鼓风比单鼓风管鼓风更有利于鼓风室内气流的均匀。关键词:内燃式热风炉;气流分布;数值模拟;k2ε双方程;SIMPLE算法中图分类号:TF777.1文献标识码:A文章编号:04492749X(2005)1220017204InfluenceofBlastPipingonColdAirFlowDistributioninBlastChamberinInternalCombustionHotStove1,2111ZHAOMin2ge,HURi2jun,CHENGShu2s
3、en,GAOZheng2kai(1.UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.ShougangResearchInstituteofTechnology,ShougangGroupCorporation,Beijing100041,China)Abstract:Theeffectsofthenumberandpositionofblastpipesoncoldairdistributionintheblastchamberofinter2n
4、alcombustionstovewasstudiedwiththeCFD(computationalfluiddynamics).Themathematicalmodelwasbuiltwithstandardk2εmodel,andcalculatedwithSIMPLEalgorithm.Theresultsshowthatbiascurrentoccursforbothsinglepipeblowinganddoublepipeblowing.Centralsinglepipeblowingisbettertha
5、nsidesinglepipeoneincoldairflowdistributioninblastchamber,moreover,symmetricaldoublepipeblowingisbetterthansinglepipeblowing.Keywords:internalcombustionhotstove;coldairflowdistribution;numericalsimulation;k2εequation;SIMPLEalgorithm内燃式热风炉是为高炉冶炼提供热风的设备。数量和配置方法对鼓风室
6、气流分布的影响。热风炉由燃烧期转入送风期后,冷风从热风炉下部1数学模型的建立鼓入炉内,自下而上通过蓄热室格子砖被加热到高温,冷风在蓄热室格子砖横截面上分布的均匀与否对采用k2ε双方程模型,包括流体流动的连续性炉内换热的好坏有重要的影响。就目前国内外的外方程、动量方程、湍动能方程(k)和湍动能耗散方程[3]燃式、内燃式和顶燃式的热风炉而言,其鼓入的冷风(ε)。对于三维稳态粘性不可压缩流动,其微分方在蓄热室内的分布不均,因而影响了热风温度的提程有(采用爱因斯坦张量记号):[1,2]高,降低了热风炉的效率,并使格子砖遭到破坏。
7、(1)连续性方程针对这一问题所进行的大量研究工作,主要有9ρuj=0(1)9xj两类,即模型实验和数值模拟。如果在热风炉系统(2)动量守恒方程完成设计之后、施工之前,能够运用数值模拟方法对热风炉系统的气流分布进行科学的模拟,预测其气9(ρuiuj)=-9P+9μeff9ui+9uj(2)9xj9xi9xj9xj9xi流分布情况,将会对设计和生产有重要的指导意义。(3)湍动能方程由空气动力学理论分析并经试验证明,气流在热风9μeff9k炉鼓风室内的流动状况主要与热风炉的机构、鼓风ρujk-σ=Gk-ρε(3)9xjk9xj
8、管的数量、尺寸及其配置方法、炉篦支柱的形状、数(4)湍动能耗散方程[2]量及其布置情况有关。本文采用数值模拟的方法9μeff9ε23ρuεj-=(C1εGk-C2ρε)/k(4)针对1200m高炉内燃式热风炉,研究了鼓风管的9xjσε9xj基金项目:国家自然科学基金资助项目(60472095)作者简介:赵民革(196
