貼體坐標(biāo)程序開發(fā)及其在鋼包爐精煉中的應(yīng)用.pdf

1、數(shù)值仿真技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，到目前為止已經(jīng)形成了以有限差分法、有限容積法、有限元法及邊界元法等為主要手段的研究方法。在流體力學(xué)及傳熱學(xué)領(lǐng)域主要應(yīng)用有限差分法和有限體積法。以往的程序?qū)?fù)雜邊界區(qū)域的計算大多采用階梯網(wǎng)格逼近物理邊界的，不能夠?qū)崿F(xiàn)完全的貼體，這就使計算結(jié)果在邊界處失真。
　　本文嘗試應(yīng)用貼體坐標(biāo)法，對復(fù)雜邊界模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分及數(shù)值計算。編程應(yīng)用Fortran語言，數(shù)據(jù)處理使用軟件Tecplot9.0。
　　網(wǎng)格

2、劃分部分，推導(dǎo)了二維、三維情形的網(wǎng)格生成方程，給出了網(wǎng)格生成的離散格式及采用TDMA方法求解。方程求解過程中采用了控制函數(shù)來控制網(wǎng)格與邊界的正交性。文章計算了二維情形的單連通區(qū)域及多連通區(qū)域的貼體網(wǎng)格實例，三維方程的網(wǎng)格劃分實例是包鋼150t鋼包模型。流體計算部分，推導(dǎo)出了在貼體坐標(biāo)系下的二維及三維情形下的傳輸方程，給出了其離散格式；并且詳細(xì)闡述了應(yīng)用傳輸方程計算流場的SIMPLE算法。
　　流場計算部分對比了貼體坐標(biāo)法和階梯擬合

3、法逼近物理真實邊界的優(yōu)劣，充分說明了貼體坐標(biāo)的優(yōu)越性。最后應(yīng)用貼體坐標(biāo)法對150t鋼包爐單孔吹氬和雙孔吹氬進(jìn)行了流場及濃度場的模擬計算。通過計算給出了單孔噴吹及雙孔噴吹時鋼包開孔的最佳噴吹位置布置。單孔吹氬建議在距中心2/3R處；雙孔在距中心1/2R處、夾角為60°時為最佳。在給出開孔最佳位置后文章計算了鋼包內(nèi)的濃度場，在相同條件下對比了單孔噴吹及雙孔噴吹混勻時間的差異。
　　本課題的研究為應(yīng)用貼體坐標(biāo)編程提供了理論支撐，對開發(fā)貼