Диссертация - Теплофизические процессы при вторичном рафинирующем переплаве и их совершенствование методами математического моделирования
Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ
Общая характеристика работы...6
Введение...12
Глава I. Математическое описание теплофизических процессов в печах
вторичного рафинирующего переплава...36
1.1. Уравнения неразрывности, движения, энергии...36
1.2. Система уравнений, описывающих движение жидкой среды и теплообмен...43
1.3. Начальные и граничные условия...45
1.4. Математическое описание теплофизических процессов ВРП
с радиальным расположением электродов...47
1.5. Математическое описание теплофизических процессов печиЭШП...53
1.6. Уравнения теплообмена в ОМС с жидкометаллическим теплоносителем...60
1.7. Математическое описание теплофизических процессов в печи
ВДП...64
Выводы к главе 1...69
Глава П. Модели теплообмена в ОМС с учетом гидродинамики...71
2.1. Теплообмен в ОМС с не жидкометаллическими средами...72
2.2. Теплообмен в ОМС с жидкометаллическими средами...85
Выводы к главе II...92
Глава III. Численное моделирование теплофизических процессов ВРП...94
3.1. Смешанная задача для системы операторов...95
3.2. Схема численного решения уравнений...97
3.3. Алгоритм численного решения уравнений теплообмена...99
3.4. Анализ устойчивости разностной схемы...102
3.5. Оценка на адекватность математической модели теплофизических
процессов...105
Выводы к главе III...110
Глава IV. Оптимизация процесса переплава методами математического
моделирования...112
4.1. Расчет оптимального комплекса силы тока, диаметра электрода, глубины ванны...112
4.2. Определение зависимости глубины ванны от скорости охлаждающего теплоносителя и толщины стенки кристаллизатора...115
4.3. Определение оптимальной толщины стружки, снимаемой с боковой поверхности слитка...116
4.4. Оптимальное управление режимом выведения усадочной раковины слитка...125
4.5. Получение однородной структуры слитка путем электромагнитного перемешивания...128
4.6. Оптимальное управление ОМС расходом одной из сред...130
4.7. Математическое моделирование затвердевания поверхностных слоев слитков...136
4.8. Кинетика зародышеобразования...142
4.9. Обсуждение результатов расчета...145
4.10. Исследование дендритной структуры поверхностных слоев слитков...152
Выводы к главе IV...157
Глава V. Математическая модель напряжённо-деформированного состояния
слитка...161
5.1. Тензор напряжений и уравнения равновесия...162
5.2. Тензор деформаций и уравнения совместности деформаций...164
5.3. Девиаторы напряжений и деформаций...165
5.4. Линейно-упругая определяющая зависимость...166
5.5. Определяющие уравнения для линейной термоупруговязкой
среды...167
5.6. Пластическая деформация и условие текучести...168
5.7. Определяющие уравнения при упруго-пластической деформации..Л 69
5.8. Уравнения напряжённо-деформированного состояния слитка...169
5.9. Потенциальная функция перемещений...171
5.10. Алгоритм численного решения системы уравнений...172
5.11. Окружные напряжения в осевой зоне слитка...173
5.12. Локализация деформации в поверхностном слое слитка...177
5.13. Анализ условий зависания слитка на пояске...182
Выводы к главе V...183
Глава VI. Экспериметальные исследования переплавных процессов...186
6.1. Технология вакуумного дугового переплава...187
6.2. Эмпирические модели газового режима при ВДП...192
6.3. Упрощенные модели теплового режима при ВДП...198
6.4. Методика экспериментальных исследований...199
6.5. Температура стенки кристаллизатора...200
6.6. Влияние подачи гелия в зазор между слитком и стенкой кристаллизатора...201
6.7. Температура стенки кристаллизатора в зоне контактного пояска...207
6.8. Температура стенки кристаллизатора в электродной зоне...209
6.9. Теплоотвод через поддон кристаллизатора...214
6.10. Эмпирическая оценка температуры поверхности слитка ВДП...215
6.11. Оценка температурного градиента в краевой зоне слитка ВДП...218
6.12. Оценка количества тепла, аккумулированного электродом...220
6.13. Оценка потерь тепла путем излучения с боковой поверхности электрода...221
6.14. Оценка потерь тепла излучением с зеркала ванны...222
6.15. Расчет потерь тепла в результате утечки тока с боковой поверхности электрода...223
6.16. Определение неизвестных коэффициентов ?э, еъ, qy...224
6.17. Оценка глубины и формы жидкой ванны...225
6.18. Методика определения механических свойств слитка...232
Выводы к главе VI...236
Заключение...238
Библиографический список...243
Приложение 1...257
Приложение 2...266
Приложение 3...276
Приложение 4...286
Приложение 5...303
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
