[发明专利]一种CO2 在审
申请号: | 202210444107.X | 申请日: | 2022-04-26 |
公开(公告)号: | CN114970383A | 公开(公告)日: | 2022-08-30 |
发明(设计)人: | 王计敏;韩立新;陈喜;廖直友;吴玉喜 | 申请(专利权)人: | 安徽工业大学 |
主分类号: | G06F30/28 | 分类号: | G06F30/28;G06F30/10;G16C60/00;G06F111/10;G06F119/14 |
代理公司: | 安徽知问律师事务所 34134 | 代理人: | 于婉萍 |
地址: | 243002 *** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 co base sub | ||
本发明公开了一种CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为的数值模拟方法,涉及计算机数值模拟技术领域。本发明依据炼钢过程中渣/金熔滴脱碳特点,在大型计算流体力学软件已有数理模型基础上,运用混合编程,耦合用户自定义模型,即渣/金熔滴脱碳模式(熔滴构造形式、气氛条件及其组分变化模型)、渣/金熔滴变化保存机制,从而实现不同气氛条件下渣/金熔滴脱碳行为的数值仿真。经验证,本方法获得的渣/金熔滴质量等信息变化规律与实验数据基本一致,本发明真实客观、便捷高效的揭示了CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为,为炼钢技术改进与优化设计提供有力理论依据和技术支持。
技术领域
本发明属于计算机数值模拟技术领域,主要涉及炼钢中渣/金熔滴脱碳技术,揭示CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为的实现方法。
背景技术
炼钢过程中,由于高速气流冲入高温熔池,造成大量的高温渣/金熔滴飞溅。这些渣/金熔滴与烟气中氧化性气体CO2和H2O反应,极大地增加了脱碳的总界面面积,影响钢铁生产操作和效率。由于脱碳反应主要受渣/金熔滴界面面积的影响,特别是熔滴在冲击高温熔池时,经常出现同种或不同种的熔滴融合现象,当渣金气之间存在表面张力梯度时,会产生 Marangoni效应,因此有必要耦合Marangoni效应,来了解CO2和H2O气氛下渣/金熔滴融合的脱碳行为。近年来,韩国浦项理工大学Hyun Jin Cho等数值研究了CO2气氛下渣/金熔滴脱碳过程,探讨了温度、气相流量、CO2分压和水平间距对脱碳速率的影响,并且依据熔滴表面脱碳速率不均匀,提出了局部传质系数比的新概念。
然而当前大多数研究者的研究主要集中在CO2气氛下,而忽视了CO2+H2O气氛下不同种熔滴融合产生对熔滴脱碳行为的影响。而反应器烟气中H2O含量达到约30%,可以与含有 C的渣/金熔滴发生反应。而且渣/金熔滴中C浓度较高,脱碳过程受气相传质控制,渣/金熔滴间的Marangoni效应对多相间界面传质过程影响将更加显著。因此,研究CO2和H2O气氛下的渣/金熔滴脱碳行为对于实现炼钢技术的改进与优化设计具有重要的意义。
发明内容
1.要解决的问题
本发明克服了现有技术中难以捕捉和再现CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳过程的不足,提供了一种CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为的数值模拟方法,采用本发明提供的技术方案可以真实客观、便捷高效地解析CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为,从而为炼钢技术的改进与优化设计提供有效解决途径和理论支撑。
2.技术方案
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
本发明的一种CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为的数值模拟方法,该方法在现有软件基本模型的基础上,考虑CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳的特点,通过耦合用户自定义,即渣/金熔滴脱碳模式(熔滴构造形式、气氛条件及其组分变化模型),从而运用计算流体力学软件FLUENT实现CO2和H2O气氛下渣/金熔滴脱碳行为的数值模拟,具体包括以下步骤:
(1)依据熔滴构造形式,建立渣/金熔滴脱碳过程的几何模型,划分气相和液相计算区域,使用分块非结构化网格对计算区域进行网格划分;
(2)对所述网格建立基本物理模型:连续性方程、动量方程、组分方程和VOF模型;
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