基于Fluent的超薄连续铸轧三维流场仿真分析.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程2010年第1期基于Fluent的超薄连续铸轧三维流场仿真分析‘胡永清，胡仕成，杨运猛，付明志(中南大学机电工程学院，长沙410083)摘要：基于计算流体软件Fluent，比较全面地分析双辊超薄连续铸轧的流场，特别是铸嘴型腔三维流动现象及其特点。分析铸轧区对流场的作用。铸轧区有利于铸嘴出口速度的均匀流动，有利于速度均匀混合，但不能彻底消除速度梯度。把计算的铸嘴出口处的流体速度与实验结果相比较，两者基本吻合，并得出结论：分流块的形状与位置是影响铸轧流场的主要原因之一，常规铸轧常用铸嘴熔体出口速度相对误

2、差达38％，不能满足超薄连续铸轧技术的需要。关键词：超薄连续铸轧；流动模型；流场分析；Fluent软件中图分类号：TG339文献标识码：A文章编号：1671---3133(2010)0l---005l—04Ultra-thincontinuouscast-rolling3DsimulationanalysisofflOWfieldbasedonFluentHUYONG-qing，HUShi—cheng，YANGYun—meng，FUMing·zhi(CollegeofMechanicalandElectricalEngineer

3、ing，。CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：BasedoncomputationalfluidsoftwareFluent，amorecomprehensiveanalyzethetwin-rollcastingofultra—thinflowfield．Inparticularanalyzethenozzlecastingthree—dimensionalflowphenomenonariditscharacteristics．Forthefirsttim

4、earia-lyzedtheeffectofthedistrictcastingupontheflowfield，castingareaCallbepropitioustoflowuniformityofexitvelocity，willhelpspeedevenlymixed，butcallnotcompletelyeliminate．Comparethenozzlecastingexitvelocityofthefluidwiththeexperimentalresults，conclusionisbasicconsiste

5、nt．Conclusionshowsthatdistributariesblockshapearidlocationinthecastingnozzleisoneofthemainreasonseffectonthecast—rolhngflowfield．ConventionalnozzlecastingusedincastingcommonlythemeltexitvelocityoftherateofrelativeelTOl"reach38％，earlnotmeettheneedsoftheultra·thinconti

6、nuouscast-rollingtechnology．Keywords：ultra-thincontinuouseast—rolling；flowmodel；analysisofflowfield；Fluent0引言超薄连续铸轧是一个非常复杂的过程，不但铸嘴型腔是变截面的，而且铸轧过程中还伴随着铸轧辊的转动。铝熔体作为流体，其微团运动除了平动以外，在铸轧区还存在伸缩运动、剪切运动和旋转运动。铸轧区内金属在流动的同时伴有凝固现象的发生，即流动区域内存在着液相和固相两个区域，对于合金而言，还存在着很宽的液固共存区(也称糊状区)。国

7、内外的许多学者对铝合金连续铸轧流场的模拟都只是针对铸嘴[1引，而没有把铸轧区对铝熔体的流动行为影响考虑进去。实际上铸轧区铝液的流动十分复杂，准确了解铸嘴型腔铝熔体的流动行为和铸轧区流体·国家863资助项目(2008AA032103)行为有十分重要的意义。因此建立包含铸嘴型腔在内的整个铸轧过程三维流场模型，可以更加真实地模拟超薄连续铸轧铝熔体流场的分布。本文分析了超薄连续铸轧流场特性，深入研究了铸轧铝熔体的流动行为，采用常规铸轧条件下的铸嘴，利用专业的流场分析软件Fluent，模拟铸轧速度为1．2m／s的流体流场，对于优化设计铸嘴

8、型腔结构，实现稳定、高效和超薄的电磁铸轧流场分析奠定了基础。1数学模型的建立双辊超薄连续铸轧铝熔体流动是一种约束型流动。铸轧过程中铝熔体的流动是一种随机性很强、非定常和三维的有旋流动，属于湍流流动‘引。因此，应51现代制造工程2010年第1期制造技术／工艺装备该