[发明专利]一种基于Fluent软件对底吹炉结构优化的方法

摘要

本发明提供一种基于Fluent软件对底吹炉结构优化的方法，包括如下步骤：根据底吹炉设计图纸，确定炉子的基本尺寸、烟道口的位置和尺寸、喷枪位置、个数及尺寸，利用ANSYS建立实体模型；通过GAMBIT或T Gird对底吹炉模型划分网格；采用CFX‑Pre设置模型出入口，并输出def格式文件；Fluent读取def文件，再设置相关计算参数并开始模拟计算；将计算结果导入Tecplot后处理，输出更为直观图形结果；根据计算结果，变更模型参数，重复上述计算步骤，直至得到最优参数条件组合。本发明通过利用数值模拟方法，实现了对底吹炉结构参数优化，为底吹炉工业生产提供了优化指导，降低了因经验化调整底吹炉参数造成的损失。

主权项

1.一种基于Fluent软件对底吹炉结构优化的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据底吹炉设计图纸，得到底吹炉基本尺寸参数，利用ANSYS软件建立底吹炉实体模型并输出*.iges文件；2)将步骤1)中输出的*.iges文件导入GAMBIT或TGrid前处理器，对底吹炉实体模型划分网格，并输出*.cdb文件；3)将步骤2)中输出的*.cdb文件导入CFX‑Pre前处理模块设定底吹炉实体模型的流速入口位置和压力出口位置并输出*.def文件；4)利用Fluent软件读取步骤3)中得到的*.def文件，设置底吹炉实体模型的数学模型、物性参数和边界条件，设定数值模拟计算的初始化条件，并开始数值模拟计算，得到*.cas和*.dat结果文件；采用的数学模型包括多相流模型、湍流模型、能量模型和离散相模型；物性参数包括熔体密度、粘度、表面张力、比热容和导热系数；边界条件包括喷枪入口速度、喷枪倾角、烟道口压力、壁面条件、熔池深度、熔体生热率、离散相性质及水力直径，其中壁面条件为对流换热；设定数值模拟计算的初始化条件为利用Fluent软件的Patch功能划分熔体各相区域并设定熔体初始温度；5)将步骤4)中的*.cas和*.dat结果文件导入后处理软件Tecplot中，得到底吹炉模拟图形数据，包括底吹炉不同截面的速度矢量云图和温度分布云图；6)输出步骤5)中的模拟图形数据；7)重复步骤1)～6)，进行多次数值模拟，每一次数值模拟时改变步骤1)中的底吹炉基本尺寸参数和步骤4)中的边界条件参数；改变的底吹炉基本尺寸参数包括喷枪个数和喷枪尺寸，改变的边界条件包括喷枪入口速度、喷枪倾角、烟道口压力、熔池深度；对比多次数值模拟输出的模拟图形数据，得到底吹炉结构优化的最佳参数条件。