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电渣重熔渣金两相电磁流动、传热及凝固过程分析

王强  荣文杰  李宝宽  
【摘要】:建立了电渣重熔体系下三维非稳态数学模型。采用基于有限体积的电势法,得到液态渣和金属熔池中电流密度、磁场、电磁力以及焦耳热功率密度的分布。将电磁力和焦耳热作为源项插值到动量及能量守恒方程,对电磁多相流流动、传热及凝固进行耦合分析。采用VOF多相流模型分析渣金界面行为。采用RNG k-ε湍流模型分析流动现象。由于近壁处是低普朗特数流动,运用增强型壁面函数考虑此处流动。分析凝固时,采用了基于焓守恒的液相率方程。凝固糊状区则采用多孔介质模拟,孔隙率与液相率相等。计算结果表明,由于渣的导电率低,渣池内电流分布发生改变,不再沿轴向方向,主要集中在电极端头处,电磁力的最大值出现在接近渣池上表面渣内的电极附近,而焦耳热的最大值是在电极底部与渣的交界处。电极熔化从端头开始,以小液滴形式掉落,是典型的薄膜熔化。受电磁力影响,液滴下落时产生偏斜。电极插入深度变大,液滴更易汇聚成股,渣金界面波动现象更加明显。液滴滴落行为改变了渣池温度分布。

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