150t钢包自由表面旋涡的数值模拟与湍流模型的选择

苌真真^1,2，张炯明^1,2，王顺玺^1,2，刘义^1,2，王博^1,2

1. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室2. 北京科技大学冶金与生态工程学院

摘 要：钢包在非稳态浇注过程中易形成旋涡,导致钢渣及空气的大量卷入,严重危害了钢的质量.为了更好的研究旋涡,采用ANSYS CFX软件,分别采用k-ε和RNG k-ε2种湍流模型对钢包非稳态浇注过程中自由表面旋涡进行数值模拟,得到自由表面从表面旋转到旋涡贯通水口的演化过程,将两者的计算结果与相关文献以及Burgers涡模型进行相互对比,得到:两者计算的旋涡演化过程、旋涡产生临界高度无差别;两者的速度场与相关文献均一致,但RNG k-ε模型更真实的表现了旋涡的剪切流动;将两者的切向速度分布与Burgers涡对比,得到RNG k-ε湍流模型与理论模型更加吻合.综上:用RNG k-ε湍流模型计算自由表面旋涡更加正确合理.

关键词：钢包;自由表面旋涡;数值模拟;湍流模型;