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FEM—SPH耦合算法模拟铝液粒化的动态过程
  • ISSN号:1005-0299
  • 期刊名称:《材料科学与工艺》
  • 时间:0
  • 分类:TF09[冶金工程—冶金物理化学]
  • 作者机构:[1]北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京100083, [2]北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51034008,51004012);中国博士后科学基金项目(20100480202);中央高校基本科研业务费专项资金资助(FRF-TP-12-026A).
中文摘要:

针对传统基于网格方法不能有效模拟大变形问题的现状,本文引入SPH(Smoothed Particle Hydrodynamic)方法模拟液态钢渣(文中简称液渣)与粒化轮的碰撞过程.因液渣物性参数尚不完善,故以铝液代替并使用SPH方法建模,粒化轮则用FEM(Finite Element Method)建模,并通过接触算法实现FEM.SPH的耦合,研究了粒化轮转速、铝液的流速等因素对碰撞过程铝液液滴体积大小的影响.模拟结果表明:当SPH粒子承载质量为2.04×10-4ks时,粒化轮转速达到900rad/min;粒化前铝液流速为1m/s时粒化效果较好且体积多分布在1330~1930mm3;碰撞后粒子运动速度多集中在5~25m/s.

英文摘要:

The SPH method is introduced to simulate the collision process between granulating wheel and:motten steel slag because the traditional method based on grid cannot effectively solve the large deformation problems. The molten steel slag was replaced by aluminum liquid since some of the physical parameters of molten steel slag are unclear so far. SPH method was adopted to simulate the granulating process of the aluminum liquid as well as the FEM was used to simulate the granulating wheel. Meanwhile, coupling the SPH method with FEM was realized by means of the" contacting algorithm". The effects of the granulating wheel speed and the velocity of aluminum liquid on the particle :size of aluminum droplet during the collision process were investigated. The simulation results indicate that the optimal granulating wheel speed and the aluminum liquid velocity are 900 rad/min and 1 m/s when the SPH particles bear the quality of 2.04 × 10 -4 kg, respectively. Under this condition, the single particle volume of most aluminum droplets is in the range of 1 330 - 1 930 mm3 when the particle speed after collision process is between 5 - 25 m/s.

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期刊信息
  • 《材料科学与工艺》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:哈尔滨工业大学 中国材料研究学会
  • 主编:苑世剑
  • 地址:哈尔滨市西大直街92号136信箱
  • 邮编:150001
  • 邮箱:cailiaokexue@hope.hit.edu.cn
  • 电话:0451-86418376 86403426
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0299
  • 国内统一刊号:ISSN:23-1345/TB
  • 邮发代号:14-106
  • 获奖情况:
  • 2000年获黑龙江省科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:10528