Computational Fluid Dynamics Modeling of。。。Steelmaking Process外文翻译_精品.doc

学生毕业设计（论文） 外 文 译 文 学 院 冶金与材料工程学院 专业班级 冶金工程 学生姓名 学 号  译 文 要 求 外文翻译必须使用签字笔，手工工整书写，或用A4纸打印。 所选的原文不少于10000印刷字符，其内容必须与课题或专业方向紧密相关，由指导教师提供，并注明详细出处。 外文翻译书文本后附原文（或复印件）。 文献出处：METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS B, 2010, 41B(6): 1354-1367. 电弧炉炼钢过程中超音速聚流氧枪的流体动力学模拟 MORSHED ALAM, JAMAL NASER, GEOFFREY BROOKS, and ANDREA FONTANA 摘要：超音速的气体现在广泛应用于电弧炉炼钢其他许多工业增加气液混合反应速率和能量效率在本研究中，流体动力学（CFD）火焰环境温度室温的实验数据验证。数值结果表明，小的气-液界面面积炉内气体和液体的混合，。最近，Mahoney[9]研究了覆氧气流量对的潜在核心长度的影响。MeidaniJeong等人[12]进行的数值模拟，预测的超音速射流的潜在核心长度一致。在本研究中，通过流体动力学（CFD）的分析，在室温环境进行有和没有火焰覆盖的超音速射流的模拟。CFD的计算结果与实验数据吻合良好。[5] 为了更清楚地 图1 （a）常规射流及（b）超音速聚流氧枪射流的原理图[6] 2 数值分析 2.1 控制方程 不稳定RANS方程[13]被用来进行数值模拟。平均质量，动量和能量方程可以写成一个保守的形式。 质量守恒方程可以表示如下： （1） 其中ρ是流体的密度和Ui为在第i个方向上的平均流速。 动量守恒方程可以表示如下： （2） 其中P是流体压力，τij为粘性应力，ui和uj是在第i个和第j个方向上的脉动速度分量，l是分子粘度，δij为克罗内克δ（δij= 1，如果i = j时和δij=0，如果i≠j）。 雷诺应力是根据以下的Boussinesq近似模型[]： （3） μt湍流粘度和。 （4） 其中，H是总的焓，γ为热导率，Prt是湍流普朗特数，和SE是能量（燃烧和辐射）内部来源。湍流普朗特数最常用的值是0.9，它是满足于低超音速的速度和低的热导率无冲击流[14]。Wilcox对于自由剪切流动和传热问题推荐使用=0.5。因此，=0.5被用于这项研究。这个修考虑温度梯度对湍流混合区的影响。ε分别从以下传递方程得到： （5） （6） 其中Cε1，Cε2，σk，和σε对常数k-ε型，和它们的值分别是1.44，1.92，1.0，和1.3。 湍流粘度μt的定义如下： （7） 的值由下面的公式[15]来确定： （8） 其中Tg为温度梯度通过标准化长度比例和f（Mτ）考虑了压缩性效应。方程Cμ的改取决于在剪切层值。燃烧模拟CH4和O2之间是单步完全燃烧反应。燃烧的产物是CO2和H2O。然而在实际中，在高温下，CO2和H2O的分解导致次要产物如CO，H2，OH和O2一起与主反应产物CO2和H2O燃烧产物生成。分解反应是吸热的，因此，实际的火焰温度会比根据完全燃烧反应所计算出的火焰温度低[13]。但一单步完全燃烧反应的这一假设使的计算简单及减少了计算时间。燃烧反应方程式表示如下[13]： （9） (10) 其中Yi的质量分数，Di为层流扩散系数，和Si是物质i的源项。在本研究中，该气体混合物的所有物质被假设为单个扩散系数（即，Di=D其中i=1，2，3，...，N，其中N是物质的数量）。计算混合气体的层流扩散系数施密特数=0.7。μt来确定。因此，它表明，反应中涉及的所有物质总的扩散系数是相同的。物质传输方程的源项是产生/还原该特定物质的速率。 (11) 其中Sfu是燃油消耗的容积率。A和B是该模型的常数，s为化学计量比。其中Yfu，Yox和Ypr分别是燃料，氧气和燃烧产物的质量分数。涡流分离模型是一个很好的预测，是用CFD计算非常简单就实现了[13]在涡流分离模型，燃油消耗率规定为本地流量和热力学性质的函数。根据这个模型，燃烧速率是含有反应物和那些含有热产物互混的漩涡分子水平的速率来确定的，换句话说，它是由这些漩涡消散的速率决定。该模型计算出的燃料，