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申请/专利权人：安徽工业大学

摘要：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。

主权项：1.一种CO2和H2O气氛下渣金熔滴脱碳行为的数值模拟方法，其特征在于，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；3定义气相以及渣金相的材料属性，设置边界条件；4指定初始条件，定义渣金气相间相互作用和分子扩散体积；5运用编程耦合自定义模型，即气氛条件及其组分变化模型；所述气氛条件为：依据渣金熔滴脱碳特点，考虑CO2和H2O气氛下渣金熔滴中碳元素质量传输，即：C+CO2g＝2COgC+H2Og＝COg+H2g组分CO2和H2O平衡时的浓度由平衡分压计算；所述组分变化模型如下：CO2和H2O气氛下，各组分产生或消耗控制方程为： 渣金熔滴中碳元素间脱碳速率主要受气相传质控制，即 组分i的扩散系数Di,m为 上式中，ρ为气相密度，Di,m为组分i的扩散系数，Xi为组分i摩尔分数，Dij为二元扩散系数，R为异相反应速率，α为气相体积分数，A为气液界面面积，V为单元体积，Yidiff为组分i浓度与平衡浓度间差，u为气相速度，Yi为组分i质量分数，Ji为组分i质量通量，R为异相反应速率；6设定监测变量：气相速度及碳元素质量分数，以及脱碳速率变化；7对上述控制方程组进行离散化，并迭代求解；8对整个计算区域初始化，对计算区域内代数方程组进行反复迭代，直到满足渣金熔滴脱碳条件且满足守恒定律为止，即完成CO2和H2O气氛下渣金熔滴脱碳行为的数值模拟；9依据渣金熔滴变化保存机制，对计算结果进行后处理，获得不同碳质量变化分数下的相分布和组分浓度分布，以及扩散系数、各组分质量变化、脱碳速率的变化规律。

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百度查询： 安徽工业大学 一种CO₂和H₂O气氛下渣/金熔滴脱碳行为的数值模拟方法