全密封模铸浇注保护装置流热固耦合数值研究

简介

针对全密封模铸浇注保护装置内外温差大、热传递方式复杂多样、结构尺寸跨度大、无法采用传统半经验公式获得模铸保护浇注装置传热边界加载的问题,本文结合CFD数值计算方法和热应力结构数值计算方法,综合考虑传导、对流和热辐射等热传热方式,采用分区计算边界耦合的方法,建立了流、热、固耦合的热应力计算模型,并应用该模型计算了全密封模铸浇注保护装置腔体空间的温度场、压力场及结构本体的温度分布、热应力和热变形。计算结果表明:(1)通过采用全密封模铸浇注保护罩及氩气气幕相结合的方法设计的全密封模铸浇注保护装置可在保护罩腔体内保持正压,开口处未出现回流现象,未发生卷吸现象,因而可有效避免模铸过程中钢水二次氧化;(2)采用氩气气幕和在保护罩内壁铺设耐火纤维相结合的方式可有效降低模铸浇注保护装置的承受的温度载荷、热应力和热变形;(3)本文所建立的热流固耦合计算方法及计算结果对相似的工程问题具有一定的指导意义。