【摘 要】
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超音速气体射流广泛应用于诸如转炉、电炉等炼钢过程,决定了炼钢熔池内供氧、熔池的搅拌与混合、冲击坑的形成、熔池乳化以及化学反应等现象,因此研究超音速气体射流的动力学
【机 构】
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东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004
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超音速气体射流广泛应用于诸如转炉、电炉等炼钢过程,决定了炼钢熔池内供氧、熔池的搅拌与混合、冲击坑的形成、熔池乳化以及化学反应等现象,因此研究超音速气体射流的动力学行为对于解析上述熔池复杂现象有重要的指导意义.基于雷诺平均的N-S方程和k-ω湍流模型,建立了六孔氧枪可压缩超音速气体射流的三维、非等温流动过程的数学模型,模拟结果与前人的实验结果进行了比较验证.模型对炼钢温度下射流的聚并行为及聚并机理进行了详细讨论,并考察了环境温度、喷孔夹角、操作压力以及射流距离喷孔出口距离对射流流动性质和聚并行为的影响.结果表明：环境温度对射流速度、密度及径向扩张有很大影响,而对射流动压影响不大,也即射流冲击力与温度无关,熔池冲击面积随温度的提高而增大;喷孔夹角是影响射流聚并形态的主要因素,而操作压力的影响可以忽略.喷孔夹角越小射流聚并更强烈,射流流股中心偏离于喷孔中心轴线越严重;喷孔夹角对于熔池喷溅以及冲击坑形态有重要影响,当喷孔夹角由17.5°减小到10°时,冲击坑形状由离散分布形态演化为一个大的汇聚分布形态.
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