利用CFX对高炉回旋区的模拟研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第4期计算机仿真2008年4月文章编号：1006—9348(2008)04—0301—04利用CFX对高炉回旋区的模拟研究郭术义孙志强(华北水利水电学院机械学院，河南郑州450011)摘要：高炉回旋区是高炉的重要组成部分，其内部的物理化学状态严重影响到高炉的冶炼状况。利用计算流体力学软件CFX对回旋区内存在的焦炭热解、焦炭燃烧、焦炭颗粒的轨道运动以及气体湍流等过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明：回旋区内，气流呈双涡旋分布，焦炭粒子数为1000时，在水平面内CO气体的峰值浓度约为27．4％

2、；模拟高炉的煤气流分布的基本规律为中心气流弱，边缘气流强，与大量高炉操作实践相吻合；高炉回旋区的CFX数值模拟结果与高炉实验结果趋势基本一致，为进一步研究高炉回旋区和指导高炉操作提供了有意义的探索。关键词：高炉；回旋区；数值模拟中图分类号：TF536．1文献标识码：BSimulationofBlastFurnaceRace,vaybyUsingCFXSoftwareGUOShu—yi，SUNZhi—qiang(NorthChinaInstituteofWaterConservancyandElectricPowerrZhengzhouHenan

3、450011，China)ABSTRACT：Theracewayisoneofthemostimportantpartsoftheblastfurnace(BF)．ThephysicalandchemicalstateoftheracewayhasgreatinfluenceontheBFsmelting．Inthisarticle，thesoftwareCFX，oneofComputationalFluidDynamicssoftware，hasbeenappliedtocompletethenumericalresolutionofthep

4、rocessingofcokepyrogena-tion，cokeburning，coketrajectorymovement，andairturbulence．TwoeddyflowshavebeenfoundintheBFrace-way．ThemaximumconcentrationofCOisabout27．4％undertheconditionof1000cokeparticles．ThedistributionruleofthegasflowisthatthegasflowistinyinthecenterofBFandthegas

5、flowisstrongintheBFfringe．ThisisinaccordwithlotsBFoperations．TheresultsofthenumericalresolutionarebasicallyinaccordwiththeBFexperi—mentresults．ItprovidedasignificativeapproachforthefurtherstudyonBFracewayandguidanceforBFoperation．KEYWORDS：Blastfurnace；Raceway；Numericalsimula

6、tion的不充分可能导致回旋区的尺寸及空间位置、还原性气体温l引言度及分布的变化，从而导致高炉中部软融带的形状、位置带高炉炼铁同其它能源、化工、交通、航空航天等产业的许来变化，等等。多设备一样，都涉及到大量复杂的流体问题。在炼铁高炉的基于Navier—Stokes方程的计算流体力学(CFD)技术通设计中，如何把握流体特性，就意味着把握了高炉的关键性过将高阶非线性偏微分方程组的基本方程离散化，以流体有能和质量。我国尽管建设了大量的炼铁高炉，然而对于高炉限元法来仿真复杂的流场。随计算机技术、图形技术和数值内部的详细物理、化学状态等流体问题，一直困扰

7、着炼铁高算法的发展，商品化CFD软件相继出现，其中CFX是CFD软炉的开发和研制，譬如：不同风口布置方式、不同送风方式件中的杰出代表。(包括气体温度、湿度、组分、压力和速度等)、风口的角度及CFX软件是原英国AtomicEngineeringAuthorityTechnol-几何尺寸、焦炭颗粒成分组成的变化等对回旋区工况的影ogy的重要软件产品，拥有丰富的工程经验，在全球拥有如响。高炉回旋区部分还原性气体的组分、温度分布的不均匀ABB、Siemens公司等6000多个重要用户。性等问题，只能凭借积累的经验和一些试验数据来组织回旋CFX软件包含了

8、基于改进的SIMPLE算法的多种实用区燃烧工况。显然，存在的问题很多⋯，如焦炭和喷煤燃烧算法；具有较高的可靠性，强大的数值计算能力和用户二次开发空间；