[发明专利]一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法

权利要求书

1.一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：采用刺激-响应法，获得N流连铸中间包各流无因次停留时间密度分布函数(RTD)曲线；

步骤2：基于中间包各流无因次RTD曲线，采用下式计算得到N流中间包总体无因次RTD曲线；

式中，E(θ)是总体停留时间分布密度函数，E_i(θ)是各流停留时间分布密度函数；

步骤3：基于中间包总体无因次RTD曲线，采用下式计算得到总体停留时间分布密度函数的标准差；

步骤4：基于总体停留时间分布密度函数(RTD曲线)的标准差，采用下式计算得到中间包内活塞区体积分数(V_p)；

V_p＝1-σ；

步骤5：基于总体无因次RTD曲线，采用下式计算得到中间包内死区体积分数(V_d)；

式中，θ_a是无因次实际停留时间；Q是中间包的体积流量，m³/h；Q_a是中间包内钢液通过活跃区的体积流量，m³/h；

步骤6：基于中间包活塞区和死区体积分数，采用下式计算得到活塞区体积分数(V_m)，

V_m＝1-V_p-V_d。

2.根据权利要求1所述的多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，其特征在于，所述步骤1中的采用刺激-响应法具体如下：即在中间包入口处瞬间加入示踪剂，同时在各出口处每隔1秒检测一个示踪剂浓度，并自动记录，从而获得浓度随时间的变化曲线，即为停留时间分布函数(RTD)曲线。

3.根据权利要求1所述的多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，其特征在于，所述步骤4中实现的过程如下：

中间包内钢液的停留时间分布函数(RTD)可表达如下：

式中，V是中间包内钢液的总体积，m³；V_m是混合区钢液的总体积，m³；t_min是最小响应时间，s；τ为理论停留时间，s。根据E(t)＝C(t)/τ，可得停留时间密度分布函数：

基于式(2)，可得停留时间密度分布函数的方差(S²)：

整理化简可得：

S²＝(τ-t_min)² (4)；

将式(4)无因次化，同时，两边取算术平方根，整理可得：

θ_min＝1-σ (5)；

据式(5)可知：无因次最小响应时间(θ_min)与无因次停留时间密度分布函数的标准差(σ)之和为1。因此，无因次停留时间密度分布函数的标准差可代替最小响应时间计算中间包内活塞区体积分数(V_p)：

V_p＝θ_min＝1-σ (6)；

采用总体RTD曲线，可避免发生死区体积分数为负的问题，采用停留时间密度分布函数的标准差替代最小响应时间计算中间包内流场活塞区体积分数，可获得更符合实际情况的中间包内流场活塞区体积分数。