不同湍流模型在中间包钢液流动数值模拟中的适用性研究

作者：刘涛; 刘俊达^*; 陈永锋; 焦魁明; 左小坦; 伍东玲

来源：钢铁研究学报, 2022, 34(09): 973-980.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210341

• 中间包
• 数值模拟
• OpenFOAM
• 湍流模型
• 边界条件

连铸中间包内部结构复杂，钢液流动状态多样，详尽准确的钢液流场信息是中间包控制和优化的前提。数值模拟方法已广泛应用于中间包内钢液流场研究，钢液流场的精确数值模拟离不开合适的湍流模型及相应的边界条件。基于CFD开源代码包OpenFOAM v8,分别应用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型3种湍流模型，对称面边界、自由滑移边界2种液面边界条件，对中间包流场进行了数值模拟。通过与文献中实验结果比较，发现采用SST k-ω模型可以成功预测RTD曲线的“双峰”,且响应时间、峰值时间与实验结果较为接近；应用SST k-ω模型时，将液面边界类型由自由滑移改为对称面，获得的示踪剂响应时间的误差由93.89%降低至8.35%以下，峰值时间的误差由100.78%降低至12.32%左右。因此，SST k-ω模型、对称面液面边界可以较好地描述中间包内钢液流动过程。

• 单位
  芜湖新兴铸管有限责任公司; 中南大学