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聚合射流氧枪射流特性的数值模拟

杨春  
【摘要】: 氧枪是现代氧气炼钢的关键设备,其性能直接影响到炼钢生产的产量、质量、原料消耗、生产作业率和环境等重要指标。氧枪性能的优劣取决于由氧枪喷孔喷射出的氧气射流特性。针对目前国内大多数复吹转炉普遍出现喷溅,炉底上涨,堵塞底吹供气元件,使底部供气元件寿命下降的难题,本文研究了聚合射流氧枪的射流特性。通过与传统超音速氧枪射流特性的对比,验证了聚合射流氧枪的优越性。 本文应用数值模拟的研究方法,运用FLRENT商业软件模拟了三维传统无伴随流氧枪射流在不同的滞止压力和环境温度时的流动状况,以及带有伴随流的聚合射流氧枪情况下,不同结构参数与工艺条件下聚合射流流场的流动状态,得出聚合射流氧枪及传统超音速射流氧枪两种射流特性差异的重要结论。 冷态射流实验的测试结果验证了本文所选数学模型的适用性,并且通过对测试数据进行分析和处理,获得了有、无伴随流两种射流特性的差异,即低密度气体的伴随,可以保护中心孔氧气射流,减缓其轴向衰减及径向扩散,使其在一定程度上保持相对凝聚的状态,加大了顶吹氧枪的搅拌能力,如能在转炉上应用,可使转炉取消底吹系统,产生巨大的经济效益。


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