高炉内液体流动特征的数学描述

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1、第32卷第4期重庆大学学报Vo1．32No．42009年4月JournalofChongqingUniversityApr．2009文章编号：1000—582X(2009)04—381—06高炉内液体流动特征的数学描述王成善，肖兴国，王文忠(1．重庆大学材料科学与工程学院，重庆400030；2．东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：高炉内液体流动现象的研究对高炉工艺的控制与开发、炼铁工艺模拟具有重要意义。针对液流由非润湿液滴组成、惯性力对运动影响可忽略、液流沿垂直于速度的方向散开等高炉内液体运动的特点，分别给予较合适的数学描述，建立了一个可预测高炉内液流

2、分布和液体流动范围的数学模型。该数学模型数值求解网格尺度仅满足数值精度即可，不必和床层填充颗粒尺寸相一致。模型预测结果和实验数据有较好的一致性。高炉模拟中该模型是一个可供选择的模型。关键词：炼铁；高炉；填充床；液体流动；数学模型中图分类号：TF532文献标志码：AAmathematicaldescriptionoftheliquidflowsinsideblastfurnacesWANGCheng-shan，XlAOXing-guo，WANGWen-zhong。(1．CollegeofMaterialsScienceandEngineering，ChongqingUn

3、iversity，Chongqing400030，P．R．China；2．SchoolofMaterialsandMetallurgy，NortheasternUniversity，Shenyang110004，P．R．China)Abstract：Theknowledgeofliquidflowsinblastfurnacesmayplayanimportantroleincontrollingtheblastfurnaceprocess．Appropriateassumptionsaregiventorepresentthemaincharacteristicso

4、ftheliquidflowinblastfurnaces，suchasliquidstreamsbeingcomposedofunwettingliquiddroplets，inertialforcehavinglittleeffectontheliquidflows，andmassexchangeexistingalongthedirectionperpendiculartoliquidflow．Amathematicalmodelisbuilttopredictthedistributionoftheliquidflowrateandtheliquidflowr

5、angeinpackedbeds．Thescaleofthenumericalgridusedtosolvethismodelmaynotnecessarilybereducedtotheparticleleve1．Thepredictedresultsofthismodelaccordwellwiththeobserveddata．ThismodelisanalternativetheoryforthesimulationofblastfurnacesKeywords：ironmaking；blastfurnace；packedbed；liquidflow；math

6、ematicalmodel高炉内液体流动现象的研究可以为高炉炼铁工之，势流模型和N—s方程等连续运动理论不能预测艺的开发和伴随开发的工艺模拟提供理论基础。对液流在填充床层内流动扩展的范围。高炉内填充床中液体流动现象的模拟一直主要以势针对连续运动模型的上述局限性，已有几个在流模型和N—S方程等连续运动理论描述。但应用势高炉模拟中可替代连续运动理论的数学模型。力平流模型和N—S方程等连续运动理论模拟高炉床层内衡模型[3内容是气体对液滴的曳力、液滴重力、填液体流动存在一定的局限性。这些理论方程的求解充床对液滴的阻力三力平衡；它不能描述液流在填区域须是床层内液体的流动区域。j

7、，不是整个填充充床中由一点出发而散开的现象。随机分布模床层区域，这样才能获得较理想的模拟结果。换言型应用随机速度变量及其分布描述在填充床中收稿日期：2009一O1—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(50704040)作者简介：王成善(1972一)，男，重庆大学博士，主要研究方向为钢铁冶金，(E—mail)wangchengshan@sina．COrn。382重庆大学学报第32卷由一点出发而散开的液流。但该模型还未对液体引式(6)中是液体粘度。入填充床后的非稳态过程给出描述。另外，作为该高炉内液体的运动特征之一是液体运动状态主模型参数的随机速度最