板坯结晶器钢液流动及液面波动行为的模拟研究的开题报告.docx

板坯结晶器钢液流动及液面波动行为的模拟研究的开题报告

一、题目：板坯结晶器钢液流动及液面波动行为的模拟研究

二、研究目的及意义：

板坯结晶器是钢铁冶金生产中非常重要的设备之一，它对冶炼钢的品质和产量有着至关重要的影响。研究板坯结晶器内钢液的流动规律及液面的波动情况，对于提高钢坯生产质量、降低生产成本和改进结晶器设计都具有重要的意义。

通过模拟分析板坯结晶器内钢液的流动规律，可以更加深入地理解其内部的物理过程，有助于找到合理的结晶器设计方案，提高钢坯生产效率，降低能耗；同时，对液面波动进行研究，可以从根本上消除波动对钢坯质量带来的负面影响。

三、拟采用的研究方法及步骤：

研究方法：计算流体力学（ComputationalFluidDynamics,CFD）数值模拟法

步骤：

1.钢液流动基本情况设定：

模拟的物理场为三维不可压流体，计算区域为结晶器内部，在结晶器入口的钢液速度采用实测值进行设定。

2.建立计算模型：

采用CAD软件进行建模，绘制结晶器的三维几何模型，并进行网格划分。

3.设定物理模型：

包括物理场设定、边界条件、流体力学模型、液相相变模型等。

4.对模型进行预处理：

对模型进行修剪、填充、光滑处理等操作，以及对网格进行划分、质量检查等处理。

5.进行数值模拟：

利用CFD软件进行数值模拟计算，得到流场、压力、温度等参数图形、动态实时曲线，同时进行参数分析、对比等操作。

6.对计算结果进行后处理：

对模拟结果进行数据处理，进行结果可视化、数据统计、图表绘制等操作。

7.模拟结果的分析和解释：

对模拟结果进行结构性分析和解释，从物理现象上查找问题存在的原因，并提出相应的优化方案。

四、预期研究成果：

1.通过数值模拟，得到结晶器内部的流动场、温度场分布图，了解钢液流动规律，分析影响钢坯生产的因素。

2.研究板坯结晶器液面的波动行为，探究波动对钢坯质量的影响机理。

3.提出具有实用性的结晶器设计方案，降低生产成本，提高钢坯生产效率。

四、研究进度计划：

（1）前期调研与准备（2周）

研究板坯结晶器及其流场特征，获取相关文献资料，制定具体的研究方案和计划。

（2）建模与网格划分（3周）

采用CAD软件进行三维建模，进行网格划分，检查网格质量。

（3）CFD数值模拟计算（6周）

设定物理模型并进行数值模拟，得到流场、温度场分布图等相关参数图表。

（4）对计算结果进行后处理（2周）

对模拟结果进行数据处理，进行结果可视化、数据统计、图表绘制等操作。

（5）研究成果撰写（2周）

撰写开题报告和中期报告，并进行讨论和交流，基于指导教师的反馈和评价做进一步的修改。

五、预算：

本项目主要预算包括计算机设备、软件、文献等购置费用，预计总预算为20万元。