通道式感应加热中间包的数值模拟研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文通道式感应加热中间包的数值模拟研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：代传民雷洪教授东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室硕士学科类别：工学工程热物理2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：评阅人：粜嘶、弓陋中东北大学2014年6月万方数据ADissertationinEngineeringofThermalPhysicsMathematicalSimulationfortheTundishwiththeChannelTypeInductionHeatingByDaiChuanminSup

2、ervisor：ProfessorLeiHongNortheasternUniversityJune2014万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，不包含其他人己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了明确的说明并表示谢学位论文作者签名：1搬日期：办ft友3口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

3、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两年口导师签名：签字日期：少Jp．‘哆o万方数据东北大学硕士学位论文摘要通道式感应加热中间包的数值模拟研究摘要在连铸过程巾，巾问包存在较大的热损失，通道式感应加热中问包能够有效地进行温度补偿，而且有利于夹杂物去除。本文针对双通道式感应加热中间包，运用三维稳态、非稳态数学模型来研究感应加热中间包内电磁场、流场及温度场。基于有限元方法，求解并分析了通道式感应加热中间包内感应电流、磁场、洛伦兹力和焦耳热分布。将洛伦兹力和焦耳热作为源项加入动量和能量守恒方程，基于有限体积

4、法，对钢液的流动、传热行为进行耦合求解。运用数值模拟的方法，求得“T”型中间包以及有、无感应加热时的中问包RTD曲线，并分别分析了仅加载洛伦兹力和焦耳热时的RTD曲线。通过自定义标量方程，考察通道式感应加热中问包内钢液传质行为。结果表明：在通道式感应加热中间包内，感应电流穿过两个通道形成电流回路。通道中感应电流密度要远大于注入室和分配腔中感应电流密度。通道中感应电流分布是不均匀的。感应电流与钢液电阻作用产生焦耳热，其分布与感应电流相似。感应电流和磁场的不均匀致使洛伦兹力是偏心的。钢液受到偏心洛伦兹力作用，会产生旋转流动。钢液流过通道时，钢液温度升高密度减小，密度差产生的浮升力使热的钢液向上运动

5、，延长了钢液在中问包内停留时问，减小了死区体积分率。钢液流动和传热的改善使钢液组分混合更充分，而无感应加热时，流场、温度场不具备这些特点。通道式感应加热中间包总体平均停留时间为760s，总体死区体积分率为21．5％；无感应加热装置的中间包总体平均停留时间为712s，总体死区体积分率为30．1％；洛伦兹力是通道式感应加热中问包RTD曲线中重要因素。关键词：中问包；感应加热：电磁场：温度场；流场；RTD曲线III万方数据东北大学硕士学位论文AbstractMathematicalSimulationfortheTundishwiththeChannelTypeInductionHeatingAbs

6、tractThereisalotofheatlossofmoltensteelinthetundish．Theheatlosscanbemadeupbytheinductionheating．What’Smore，theremovalratioofinclusionsinthetundishwasalsoimproved．Athree—dimensionaltransientmathematicalmodelinghasbeendevelopedtoinvestigatetheelectromagneticphenomena,fluidflowandtemperaturefieldinthec

7、ontinuouscastingtundishwithchannel—typeinductionheating．Theinducedcurrent，magneticfield，electromagneticforcefieldandJouleheatingdistributioninthetundishwithdifferentinductionheatingpowerarepredictedby