Estudio numérico sobre la estructura interfacial y las características de mezcla en un convertidor basado en el método CLSVOF
Autores: Qi, Fengsheng; Zhou, Shuqi; Zhang, Liangyu; Liu, Zhongqiu; Cheung, Sherman C. P.; Li, Baokuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Flujo de soplado
Agitación del baño fundido
Método de Volumen de Fluido
Método acoplado de Nivel-Set y Volumen de Fluido
Proceso de mezcla
Posición de soplado desde el fondo
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El flujo de soplado es un factor clave en la agitación del baño fundido, ya que afecta la fluctuación de la interfaz acero-baño y la reacción química en el convertidor de soplado superior-inferior. El método de Volumen de Fluido (VOF) se utiliza ampliamente para capturar la interfaz gas-líquido. Sin embargo, existen algunas limitaciones al tratar con la curvatura de la interfaz y los vectores normales de la compleja interfaz de escoria deformada. El método Acoplado de Nivel de Conjunto y Volumen de Fluido (CLSVOF) utiliza la función VOF para lograr la conservación de masa y capturar la interfaz de manera suave al calcular la curvatura y el vector normal utilizando la función de Nivel de Conjunto para superar las limitaciones del modelo VOF. En el presente trabajo, se ha desarrollado un modelo matemático transitorio tridimensional (3D) acoplado al método CLSVOF para analizar el proceso de mezcla bajo diferentes tasas de flujo de inyección y posiciones de soplado inferior. Los resultados muestran que cuando la tasa de flujo de soplado inferior aumenta de 0.252 kg/s a 0.379 kg/s, el tiempo de mezcla en el baño fundido disminuye gradualmente de 74 s a 66 s. Cuando la tasa de flujo de soplado inferior es de 0.252 kg/s, se recomienda distribuir la posición de soplado inferior exterior en círculos concéntricos con Dtuy,2/D2 = 0.33.
Descripción
El flujo de soplado es un factor clave en la agitación del baño fundido, ya que afecta la fluctuación de la interfaz acero-baño y la reacción química en el convertidor de soplado superior-inferior. El método de Volumen de Fluido (VOF) se utiliza ampliamente para capturar la interfaz gas-líquido. Sin embargo, existen algunas limitaciones al tratar con la curvatura de la interfaz y los vectores normales de la compleja interfaz de escoria deformada. El método Acoplado de Nivel de Conjunto y Volumen de Fluido (CLSVOF) utiliza la función VOF para lograr la conservación de masa y capturar la interfaz de manera suave al calcular la curvatura y el vector normal utilizando la función de Nivel de Conjunto para superar las limitaciones del modelo VOF. En el presente trabajo, se ha desarrollado un modelo matemático transitorio tridimensional (3D) acoplado al método CLSVOF para analizar el proceso de mezcla bajo diferentes tasas de flujo de inyección y posiciones de soplado inferior. Los resultados muestran que cuando la tasa de flujo de soplado inferior aumenta de 0.252 kg/s a 0.379 kg/s, el tiempo de mezcla en el baño fundido disminuye gradualmente de 74 s a 66 s. Cuando la tasa de flujo de soplado inferior es de 0.252 kg/s, se recomienda distribuir la posición de soplado inferior exterior en círculos concéntricos con Dtuy,2/D2 = 0.33.