【《单孔氧枪射流的模拟分析案例》1300字】

单孔氧枪射流的模拟分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u19944单孔氧枪射流的模拟分析案例 1327031.1单孔氧枪网格划分 164501.2边界条件 248331.3轴线温度变化 368911.4轴向速度变化 335741.5轴面速度云图 551331.6轴面温度云图 6对氧气顶吹转炉的流场采用数值模拟的方法进行模拟，在能够一定程度上揭示转炉炼钢过程中炉内气体的流动情况，对实际炼钢生产过程有显著影响。因此本章在不考虑燃烧反应和考虑燃烧反应的条件下分别进行模拟仿真，对单孔氧枪的射流特性分别进行分析，讨论超音速射流在CO气氛中的燃烧温度场分布规律，以及燃烧反应对射流速度场、动压场的具体影响。1.1单孔氧枪网格划分图1.1.1单孔氧枪网格模型图如图不同颜色的界面代表着不同的边界类型，蓝色代表压力入口，红色代表压力出口，黄色表示对称边界，而黑色代表墙壁边界类型。该模型的网格划分如图，网格划分具有如下特点：为了提高技术精度和收敛速度，所有的网格均采用四边形网格，整个模型的网格单元数量控制在50000～100000之间。氧气流在喷头喉口和出口处的速度和速度梯度大，因此采用较密的网格，节点间距为1mm；而在速度和速度梯度小的区域采用较稀的网格从而减少计算量，在1000mm×3000mm空间采用沿着X轴和Y轴正方向的后前节点间距比例为1.03划分，这样划分的网格也沿该方向由密至稀发生变化。1.2边界条件单孔氧枪流动模型的边界条件如下：（1）单孔氧枪的拉瓦尔喷管入口：设定为质量流量入口，实际氧流量设为Q=2500Nm3/h。由边界空间的压力等于环境压力p=101325Pa，设计氧压p0=0.814MPa。入口氧气温度等于环境温度300K。（2）射流空间边界：选择压力出口，其值等于环境压101325Pa，温度等于1873K。（3）轴对称边界：设定为轴对称，在对称边界上，设定其法向速度为零，其他物理量的法向梯度也为零。（4）拉瓦尔喷管壁面：采用无滑移边界条件，边界类型设定为墙面，壁面附近流场的计算通过标准壁面函数计算。

1.3轴线温度变化图1.3轴向温度对比图本图是单孔氧枪有无燃烧反应的轴向温度对比图，如图所示：在863mm之前，有无燃烧反应的轴向温度大致相同。在863mm之后，有燃烧反应的轴向温度开始逐渐高于无燃烧反应的轴向温度。当考虑二次燃烧时，轴线上的温度相较无不考虑反应会增加，据温度云图观察化学反应主要发生在燃气射流与环境气体接触的边界层中。二次燃烧可以有效维持转炉温度，使得转炉自身能量得到充分利用。1.4轴向速度变化图1.4轴向速度对比图本图是单孔氧枪有无燃烧反应的轴向温度对比图，如图所示：两种工况的轴向速度变化趋势基本是一致的，但考虑二次燃烧工况下轴线上的轴向速度普遍比没有燃烧的高。考虑二次燃烧工况下，轴向速度下降趋势比不考虑二次燃烧舒缓一些。单孔氧枪的核心段长度约600mm。

1.5轴面速度云图1.5轴面速度云图图1.5为单孔氧枪考虑燃烧条件下的轴面速度云图，如图所示：氧气从氧枪喷头射入CO气氛过程中，射流速度逐渐下降。射流过程中，随着氧气射流距离的增加，气流的辐射范围也不断增加。右图中蓝色速度为零的区域随着射流的发展逐渐的缩小，这是由于射流的沿程卷吸作用引起的。

1.6轴面温度云图1.6温度云图图1.6为单孔氧枪考虑燃烧条件下的轴面温度云图，如图所示：（1）氧气从氧枪喷头射入CO气氛过程中，射流温度逐渐上