350mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场与流场耦合数值模拟

《350mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场与流场耦合数值模拟》是一篇研究连铸过程中电磁搅拌技术对钢水流动行为影响的学术论文。该论文针对350mm大方坯连铸工艺中的电磁搅拌装置进行了深入的数值模拟分析，探讨了电磁场与流场之间的耦合关系，为优化连铸过程提供了理论依据和技术支持。

在连铸过程中，电磁搅拌是一种重要的控制手段，能够改善钢水的凝固组织，提高铸坯的质量。电磁搅拌通过施加外部磁场，使钢水产生旋转运动，从而促进成分均匀化和减少中心偏析现象。然而，电磁搅拌的效果受到多种因素的影响，包括磁场强度、频率、电极布置方式以及钢水的物理性质等。因此，研究电磁场与流场之间的相互作用具有重要意义。

本文采用数值模拟的方法，构建了350mm大方坯连铸结晶器中电磁搅拌系统的三维模型，并基于磁流体力学（MHD）理论对电磁场和流场进行耦合分析。模拟过程中考虑了钢水的导电性、粘度以及密度等物理参数的变化，同时引入了电磁感应方程和Navier-Stokes方程，以描述电磁力对钢水流动的影响。

通过数值模拟，论文分析了不同工况下电磁场分布和钢水流动状态的变化规律。结果表明，电磁搅拌能够显著改变钢水的流动模式，形成稳定的环流结构，从而改善钢水的混合效果。此外，论文还探讨了电磁搅拌频率对钢水流动特性的影响，发现适当的频率可以增强电磁搅拌的效果，提高钢水的均匀性和流动性。

在模拟过程中，作者采用了有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）相结合的数值计算方法，以提高计算精度和稳定性。同时，为了验证模拟结果的可靠性，论文还与实验数据进行了对比分析，结果显示模拟结果与实验数据吻合较好，证明了该模型的有效性和准确性。

此外，论文还研究了电磁搅拌对铸坯内部质量的影响。通过分析模拟得到的温度场和浓度场分布，发现电磁搅拌能够有效抑制钢水中的夹杂物聚集，减少铸坯的缺陷率。特别是在铸坯中心区域，电磁搅拌有助于改善液相穴的形状，减少中心疏松和偏析现象的发生。

该论文的研究成果对于指导实际生产中的电磁搅拌参数优化具有重要参考价值。通过对电磁场与流场耦合关系的深入分析，可以为连铸工艺提供科学依据，帮助工程师设计更高效的电磁搅拌系统，提高铸坯的质量和生产效率。

综上所述，《350mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场与流场耦合数值模拟》是一篇具有较高学术价值和技术应用前景的研究论文。它不仅深化了对电磁搅拌机理的理解，也为连铸工艺的优化提供了有力的技术支持。未来，随着计算技术的不断发展，此类数值模拟研究将在钢铁工业中发挥更加重要的作用。