圆坯连铸结晶器内磁流耦合场的数值模拟

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2、gnetohydrodynamicsinRoundBilletContinuousCastingMoldsByGaoAngSupervisor：AssociateProfessorNingJingNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作

3、了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：南昂．1签字日期：2口肛夕．珥．学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：南昂签字日期：刈织，．2乒．∥龆聃袖醛邦醉聊磐万方数据东北大学硕士学位论文摘要圆坯连铸结晶

4、器内磁流耦合场的数值模拟摘要连铸结晶器电磁搅拌是控制铸坯的凝固过程、改善凝固组织、提高铸坯质量的有效手段。因此开展结晶器内电磁搅拌的过程研究具有重要意义。本文以某厂大圆坯连铸结晶器电磁搅拌为研究对象，采用有限元方法建立描电磁场和流场耦合的数学模型，研究分析励磁电流强度、频率以及拉速对铸坯内磁场、流场的分布规律的影响。建立圆坯结晶器电磁搅拌条件下的三维电磁场数学模型。根据搅拌器尺寸和材料物性参数，在合理假设的基础上，建立了结晶器电磁搅拌电磁场数学模型。在确定了载荷与边界条件以后，利用ANSYS有限元软

5、件的电磁场模块对数学模型进行了求解。根据计算结果，分析了结晶器内钢液中的磁场强度和电磁力的分布规律，以及电流强度和频率对磁场强度和电磁力分布的影响。在磁场分析的基础上建立磁流耦合模型。在电磁场求解的基础上，结合电磁场与流场耦合理论，建立了描述圆坯结晶器电磁搅拌过程钢液流动的三维数学模型，利用有限元软件进行了数值模拟，研究了圆坯结晶器电磁搅拌条件下的钢液流场分布特征，分析了励磁电流强度和频率及拉速对钢液流场的影响。计算结果表明：未加电磁搅拌时，钢水从浸入式水口吐出，向下侵入液相穴深处，然后沿凝固面一侧

6、向上回流，形成单一的环流。加电磁搅拌后，从浸入式水口吐出的钢水在电磁搅拌的有效区由垂直向下转变为水平旋转。通过数值模拟得出，本文研究的圆坯电磁搅拌参数范围为300—400A、1．0．4．0Hz较为合理。关键词：圆坯连铸；结晶器电磁搅拌；磁流耦合；数值模拟万方数据东北大学硕士学位论文AbsIractNumericalSimulationofMagnetohydrodynamicsinRoundBilletContinuousCastingMoldsAbstractContinuouscastingmo

7、ldwithelectromagneticstirring(M-EMS)isbecomingarteffectivemethodtocontroltheprocessofsolidification，improvethesolidificationstnJctureandincreasethequalityofproducts．So，itisofgreatsignificancetounderstandtheprocessinroundbilletwithEMS，forspecificcontinu

8、ouscastingconditions．Firstly,amathematicalmodeltodescribethethree—dimensionalelectromagneticfieldintheroundbilletmoldwithM—EMSWaSsetupaccordingtothespecificcontinuouscastingprocess．ThefiniteelementanalyticalsoftwareANSYSWaSusedtoperform