高爐爐缸侵蝕的傳熱降維分析.pdf

1、高爐是鋼鐵生產中的重大設備，其建造和維修的費用巨大。高爐爐缸是盛裝高溫鐵水的反應器。其結構由內襯耐火材料砌筑體、冷卻器和鋼制外殼組成。由于直接和高溫鐵水接觸，侵蝕具有不可避免性。高溫鐵水的化學和物理作用、流動沖刷以及結構的熱膨脹將對內襯造成侵蝕和損傷，并隨著高爐服役時間的延長越加嚴重。內襯侵蝕達到一定程度爐缸會破潰而造成重大安全事故，若過早停爐則會造成重大浪費。
　　根據傳熱學的基本原理，建立數學模型，利用計算機進行數值計算來判斷

2、爐缸內襯侵蝕是高爐安全生產中的有效措施之一。一個軸對稱體由于內壁受到侵蝕，喪失其軸對稱性，幾何形狀變得十分復雜。由于幾何復雜性的增加導致了計算復雜性的增加，在數值求解這類反問題時，通常需要計算大量的邊界變動的正問題。特別是在高維情況下計算復雜性和計算量的惡性增長為問題的求解帶來極大的困難。
　　攝動和特征函數展開的方法是將高維侵蝕反問題降維為低維問題處理的新方法。通過攝動方法將問題化為邊界固定，形狀軸對稱但邊界條件非軸對稱的問題，

3、進而用特征函數展開的方法將問題化為若干低維問題進行求解。這樣可以將二維不定邊界問題降維為一維軸對稱問題，克服了幾何復雜性和高維數值計算復雜性的困難。
　　根據攝動降維法的理論，利用MATLAB軟件進行編程，運用程序將二維問題降維為一維問題，實現了參數化驅動。通過對不同類型爐缸、不同熱工參數算例的分析，給出了攝動降維法的精度界限，指出了基本的攝動降維法在判斷大凹陷型侵蝕問題中的不足。通過大量算例給出了適應大凹陷型侵蝕且保有精度的兩種