6533b861fe1ef96bd12c5242

RESEARCH PRODUCT

Modeling of Turbulence Properties and Particle Transport in Recirculated Flows

subject

description

Šis darbs ir veltīts turbulentās plūsmas īpašību un daļiņu dinamikas pētīšanai EM un gravitācijas spēku ietekmē indukcijas tīģeļa krāsnīs un kanālkrāsnīs. Attīstītā turbulentā plūsma ($\mathrm{Re} > 10^4$) šajās krāsnīs parasti tiek formēta ar diviem vai vairākiem vidējotiem recirkulatīviem virpuļiem un siltuma un vielas apmaiņa šādās plūsmās ir ļoti svarīga tehnoloģiskos procesos. Šis darbs izmanto pieejamus eksperimentālus rezultātus par Vuda metāla plūsmu indukcijas tīģeļkrāsnīs un kanālkrāsnīs, lai uzbūvētu un noverificētu 3D lielo virpuļu modelēšānas (LES) skaitliskos modeļus siltuma un vielas apmaiņas aprēķiniem. Darba autors ir veicis papildus eksperimentālos plūsmas ātruma mērījumus tīģeļkrāsnī Elektrotehnoloģiju Institūtā, Hannoveres Leibnica Universitātē, kas ļāva pētīt plūsmas nestacionāros un enerģētiskos parametrus salīdzinot gan eksperimentālus, gan skaitliskus rezultātus. Zemu frekvenču ātruma oscilācijas, kuru raksturīgais mērogs ir salīdzināms ar lielu virpuļu izmēriem, tika apstiprināti indukcijas tīģelkrāsns plūsmā. Turbulentās plūsmas analizētie, izmērītie un izrēķinātie parametri saskan ar turbulences teoriju, t.sk. ar Kolmogorova spektriem. Verificēts LES modelis tika izmantots, lai izpētītu daļiņu nestacionāro uzvedību turbulentajā plūsmā atkarībā no daļiņu blīvuma, izmēra, robežnosacījumiem un tilpumspēku iedarbības. Ir parādīts, ka EM spēks un pielīpšanas robežnosacījumi var būtiski palielināt daļiņu koncentrāciju pie tīģeļa sieniņas. LES pielietošana siltuma apmaiņas aprakstam kompleksās 3D turbulentās plūsmās tika verificēta ar pieejamiem eksperimentāliem datiem par Vuda metāla plūsmu indukcijas kanālkrāsnī. Šis modelis arī tika pielietots siltuma un vielas apmaiņas izpētei dzelzs kausējuma plūsmai industriālā kanālkrāsnī un TiAl kausējuma plūsmai indukcijas krāsnī ar auksto tīģeļi. Datormodelēšana ļāva novērtēt kausējuma pārkarsumu un temperatūra nehomogenitātes kausējuma iekšienē.