电磁搅拌流场偏析与应力沈厚发.ppt
《电磁搅拌流场偏析与应力沈厚发.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电磁搅拌流场偏析与应力沈厚发.ppt(78页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、电磁搅拌条件下连铸 流场、偏析与裂纹数值模拟,沈厚发 清华大学 机械工程系,电 话:010 6278 9922 Email:,报告内容,研究背景 结晶器电磁搅拌与流场 方坯中心偏析数值模拟研究 方坯连铸应力场的数值模拟 总结,研究现状中心偏析,铸坯裂纹,电磁搅拌(EMS),水口,弯月面,结晶器,结晶器出口,拉坯方向,电磁搅拌(EMS),促进溶质分布 减少宏观偏析 细化凝固组织,方坯电磁搅拌,方坯电磁搅拌,报告内容,研究背景 结晶器电磁搅拌与流场 方坯中心偏析数值模拟研究 方坯连铸应力场的数值模拟 总结,电磁场求解方程,磁通连续性方程,法拉第定律,欧姆定律,Maxwell 方程组:,附加条件:,
2、安培定律,洛仑兹力可由电流密度 J 与磁感应强度 B 叉积求得,磁场求解方程,电磁场求解方程,流场控制方程,K-紊流方程,Navier-Stokes方程,连续方程,程序求解步骤,程序验证 磁场测量,测量搅拌器内中心磁场装置,磁场测试仪,程序验证 磁场分布,z=-0.65m,EMS,z=-0.487m,z=-0.813m,横断面380mm280mm 结晶器高度850mm 搅拌中心距弯月面650mm 测量范围1200mm 频率2.5Hz,电磁搅拌对流场的影响两相四级,几何模型,有限元模型,结晶器电磁搅拌计算模型两相四级,两相四级搅拌器 磁感线垂直与磁极表面 时间差 为/2的两相交变磁感应场,结晶器
3、电磁搅拌计算参数两相四级,搅拌中心线上的磁感应强度,磁感应强度模量沿拉坯方向的分布(t=1/8T 与 t=1/2T),EMS,铸坯横断面上的磁场分布变化,磁感应强度在一个周期内的变化 (z=-0.55m),z=-0.55m,z=-0.4m,z=-0.7 m,(a) t=1/8T,(c) t=5/8T,(b) t=3/8T,(d) t=7/8T,一个周期内B在垂直于拉坯方向的横截面内的分布 (z=-0.55m),不同横截面内的磁场分布,(a) t=1/8T, z=-0.40m,(b) t=1/8T, z=-0.30m,B在不同横截面内的分布形态,(z=-0.55m),z=-0.55m,铸坯横断面
4、上的电磁力分布变化,z=-0.4m,z=-0.7 m,(a) t=1/8T,(c) t=5/8T,(b) t=3/8T,(d) t=7/8T,同一周期内不同时刻 F 在 x-y 横截面的分布(z=-0.55m),电磁搅拌结晶器流场,流场动画(z=-0.55m),结晶器电磁搅拌流场与流线,搅拌器作用中心位置横截面内流场及其流线形态,三相交变磁场,相位差2/3 磁感线在磁铁内部环形分布,几何模型,电磁搅拌对流场的影响三相六极,结晶器电磁搅拌计算条件三相两极,水口造型,铸坯横断面上的磁场分布变化,t=0,t=1/6T,t=2/6T,t=3/6T,t=4/6T,t=5/6T,t=1/12T,t=2/1
5、2T,t=3/12T,t=4/12T,t=5/12T,t=6/12T,z=-0.1m,z=-0.2m,z=-0.35m,z=-0.487m(搅拌器上沿),z=-0.813m(搅拌器下沿),z=-0.65m(搅拌器中心),方坯结晶器内的流场,宽度方向中心,厚度方向中心,直通型水口 浸入深度150mm 拉坯速度2.5m/min 结晶器尺寸380mm280mm1200mm,电磁搅拌下的流场,无搅拌时的流场,z=-0.65m,z=-0.487m,z=-0.813m,结晶器电磁搅拌对流场的影响,不同频率下的中心磁感应强度,EMS,不同频率下横截面磁场分布,(a) f=1.0Hz,(c) f=2.0Hz,
6、(b) f=1.5Hz,(d) f=2.5Hz,不同频率下横截面电磁力分布,(a) f=1.0Hz,(c) f=2.0Hz,(b) f=1.5Hz,(d) f=2.5Hz,不同频率下的中心力矩,不同频率下的横截面流场,(a) f=1.0Hz,(b) f=2.5Hz,搅拌器中心截面流场(z=-0.65m),电磁搅拌结晶器流场模拟结论,电磁搅拌磁感应强度沿拉坯方向大致呈正态分布,在搅拌器作用的中心位置达到最大值;当离开搅拌器的作用范围后,磁场迅速衰减;搅拌器上下两侧的磁场分布基本对称;旋转磁场在达到稳定状态后随时间的变化很小,可以以某一时刻的结果来代表一段时间内的结果;在结晶器的中心区域,磁场分布
7、较为均匀 整体上看,横截面上的电磁力分成两个部分,各部分区域内的电磁力矢量大小基本相等而方向相反,其综合作用效果相当于一对力偶,使得钢液运动产生了旋转的趋势 电磁力的变化周期为磁场的1/2,电磁搅拌结晶器流场模拟结论,在三相六极搅拌器作用下,结晶器区域内的磁场分布较为均匀;在每一个时刻,搅拌器附近的磁场大致构成了两个半圆,半圆的起点和终点处磁场最小,而在中间达到最大值;总体上看,正是由于这两个半圆不断变换方向,使得中间的磁场也随之变化; 同磁极绕组的电磁力分布不同,环形绕组的电磁力向内侧作用;整个横截面上电磁力矢量分成两大部分,两部分的作用效果相当于一对向内侧作用的力偶,驱动了钢液的旋转;,电
8、磁搅拌结晶器流场模拟结论,在结晶器中心处,电磁力较小,而在边界处,力明显增大;电磁力的大小同磁场变化梯度有关,即在磁场变化较大的位置,电磁力大,反之亦成立;结晶器中心处磁场分布较为均匀,变化较小,因此电磁力小;电磁力结果中的中间“缝隙”即为磁场边界上最大值之间的连线;搅拌器中的两段磁场分别作用产生了两部分电磁力;两段磁场方向相反,因而产生的电磁力方向也相反 由于水口出流的存在,电磁搅拌作用下的流场中心形成了渐开线式的涡心,位置与结晶器中心非常接近;各截面流场形态基本上呈中心对称状,流动稳定,电磁搅拌结晶器流场模拟结论,由于电磁搅拌的作用,流场不如普通条件下的剧烈;在纵截面上,水口出流没有直通到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电磁 搅拌 偏析 应力 沈厚发
链接地址:https://www.31doc.com/p-2587175.html