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板坯连铸结晶器流场物理与数学模拟研究
标题：板坯连铸结晶器流场物理与数学模拟研究
摘要：
本论文主要研究了板坯连铸结晶器中的流场物理特性，并开展了数学模拟研究。首先，通过对结晶器内部流动机理的深入理解和分析，对其流场特性进行了研究和总结。然后，基于Navier-Stokes方程和质量守恒方程，建立了结晶器内部流动的数学模型，并通过计算流体动力学方法对其进行了模拟。通过模拟结果的分析，得出了结晶器流场特性的定量规律，为进一步优化结晶器设计和工艺参数提供了理论依据。
关键词：板坯连铸；结晶器；流场物理；数学模拟
1.引言
板坯连铸工艺是一种在工业生产中广泛应用的连铸技术，其重要设备之一就是结晶器。结晶器内部流场的形成和演化对板坯连铸质量具有重要影响。因此，研究结晶器流场的物理特性以及数学模拟方法，对于提高连铸板坯质量和生产效率具有重要意义。
2.理论基础
结晶器中的流体运动可以描述为连续介质的运动，可以基于Navier-Stokes方程和质量守恒方程建立数学模型。结合边界条件和相应的流体性质参数，可以通过数值求解方法对流动进行模拟，得到流场的物理特性。
3.结晶器流场物理特性的研究
通过对结晶器内部流动的分析，可以得到以下结论：
（1）在结晶器的进出口处，存在较大的速度梯度；
（2）结晶器中存在多种复杂的流动现象，如旋涡、湍流等；
（3）结晶器内部存在着温度和浓度的不均匀性，对板坯的冷却和生长过程产生影响。
4.数学模拟方法
基于Navier-Stokes方程和质量守恒方程，我们建立了结晶器内部流动的数学模型，并采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。通过网格划分、离散化和迭代求解的过程，得到了结晶器内部流场的物理特性的数值解。
5.数值模拟结果分析
通过数值模拟，我们得到了结晶器内流场的速度、温度和浓度分布。从模拟结果中可以得出以下结论：
（1）结晶器内流场速度分布呈典型的边界层结构，与实际生产情况相符；
（2）流场中的旋涡和湍流现象对流动的影响较大，需要进一步优化结晶器设计和控制方法；
（3）流场中的温度和浓度分布不均匀，需要通过调整冷却水流量和位置进行控制。
6.结论与展望
本论文通过对板坯连铸结晶器流场物理特性和数学模拟研究的探讨，得到了结晶器流场的定量规律。这对于进一步优化结晶器的设计、改进工艺参数和提高板坯连铸质量具有重要意义。未来的研究可以进一步深入探索结晶器流场的非线性特性，以及与连铸板坯质量关系的数学模型建立与验证。
参考文献：
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