[发明专利]电弧炉流场仿真设计方法及装置

说明书

本发明公开了一种电弧炉流场仿真设计方法及装置，涉及电弧炉冶炼领域，包括获取电弧炉几何模型、划分网格模型、数值模拟计算和结果验证处理。其中，电弧炉几何模型包括熔池流场域、炉内气体流场域、射流发展域和全尺寸氧枪流域；根据电弧炉几何模型进行网格划分，获得网格文件；根据网格文件进行数值模拟计算，获得数值模拟计算结果；根据数值模拟计算结果进行结果验证和后处理。本发明运用数值模拟流场仿真分析的方法，利用三维软件建立电弧炉仿真模型，再通过对电弧炉模型进行仿真分析，大大减小工艺研发周期；同时省去繁琐的试验过程，提高了工艺研发的效率，对优化设计电弧炉流场有着重要的意义。

技术领域

本发明涉及电弧炉技术领域，尤其涉及一种电弧炉流场仿真设计方法及装置。

背景技术

炉壁氧枪对电弧炉流场形态起决定性作用，合理的氧枪布置方案可以提高钢水洁净度、加快溶质传输、均匀成分温度和减少熔池死区。为了得到最佳的氧枪布置参数，目前常用的方法是通过反复的工业试验对氧枪参数进行不断修正，这种方法存在工艺开发周期长、成本高、效率低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于：提供一种电弧炉流场仿真设计方法及装置，旨在解决现有技术中电弧炉流场优化存在的周期长、成本高和效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电弧炉流场仿真设计方法，所述方法包括：

获取电弧炉几何模型，其中，所述电弧炉几何模型包括熔池流场域、炉内气体流场域、射流发展域和全尺寸氧枪流域；

根据所述电弧炉几何模型进行网格划分，获得网格文件；

根据所述网格文件进行数值模拟计算，获得数值模拟计算结果；

根据所述数值模拟计算结果进行结果验证和后处理。

可选地，上述电弧炉流场仿真设计方法中，所述获取电弧炉的几何模型，其中，所述几何模型包括熔池流场域、炉内气体流场域、射流发展域和氧枪模型的步骤包括：

获得熔池流场域；

在所述熔池流场域的上方建立炉内气体流场域；

在所述炉内气体流场域的上方建立射流发展域；

在所述射流发展域上建立全尺寸氧枪流域，其中，所述全尺寸氧枪流域包括氧枪收缩段、氧枪喉口和氧枪扩展段。

可选地，上述电弧炉流场仿真设计方法中，根据所述电弧炉几何模型进行网格划分，获得网格文件的步骤包括：

根据所述电弧炉几何模型进行模型修复，获得模型块；

根据所述模型块进行第一切分处理，获得相应的流场域块，其中，所述流场域块包括上流场域块和熔池流场域块；

根据所述上流场域块进行第二切分处理，获得射流发展域块和炉内气体流场域块；

根据所述射流发展域块、炉内气体流场域块和熔池流场域块进行第三切分处理，获得射流发展域块子集、炉内气体流场域块子集和熔池流场域块子集；

根据所述射流发展域块子集、炉内气体流场域块子集和熔池流场域块子集进行模型面关联和模型关联，获得准网格文件；

根据准网格文件进行调整处理，获得网格文件。

可选地，上述电弧炉流场仿真设计方法中，所述根据所述网格文件进行数值模拟计算，获得数值模拟计算结果的步骤包括：

设置材料属性、多相流模型、多相流模型参数和边界条件、松弛因子、迭代残差、迭代步长和迭代步数；