曲线壁型氧枪超音速射流数值模拟研究

作者：何伟; 胡文鑫^*; 李媛; 马少博; 刘峰

来源：冶金自动化, 2021, 45(05): 30-38.

• 氧枪
• foelsh方法
• 曲线壁型
• 超音速射流
• 数值模拟

转炉氧枪的超音速射流影响转炉金属熔池的供氧、造渣等重要功能。基于foelsh方法设计了一套扩张段为曲线壁型的拉瓦尔管,结合Standard k-ε湍流模型,建立可压缩氧气射流的二维轴对称计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)模型,对比研究了设计和非设计工况下直线壁型、曲线壁型拉瓦尔管的射流特性。结果表明,曲线壁型拉瓦尔管在喷管出口处的速度提高0.42%～1.35%,可以获得更大的速度增加冲击动能;在出口处曲线壁型喷管的动压较直线壁型喷管提高0.56%,且随着操作压力的提高,曲线壁型喷管的动压衰减更慢;在出口处曲线壁型喷管的静压降低5.4%～8.2%,可降低在出口处形成非完全膨胀波的可能性;曲线壁型喷管内速度矢量更加平行,使得射流拥有更大的冲击动能,搅拌熔池以达到供氧和造渣功能。

• 单位
  包头稀土研究院