Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Mohsen Saghafian
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما) محسن ثقفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elaheh Rabiei
الهه ربیعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385
Gas injection is a common practice in metallurgical industries. In this process, the material in a container is stirred by injecting an inert gas from the bottom. In steelmaking ladles, gas stirring is used, for example, to enhance reaction rates and to eliminate thermal or composition gradients. In general, there are two basic formulations for studying flows arisen from the injection of a gas phase into a liquid phase: the Eulerian- Eulerian approach and the Eulerian-Lagrangian approach. In the present work the Eulerian- Eulerian framework is adopted to simulate the main hydrodynamic features of the bubbly flow generated in a gas stirred ladle. On the other hand, in the process of inclusion removal, it is vital to have an accurate estimation of the dispersed phase. For this reason, a one-way Lagrangian particle tracking method is used to study the behavior of dispersed particles. Velocity and trajectory of particles are obtained by tracking some individual particles through the flow field. The aim of this study is to develop a three- dimensional mathematical model for predicting the transient behavior of flow field in the steelmaking ladle during a refining gas stirring process. In this work the effects of the position of nuzzle and the number of nuzzle on the quality of the developed flow field for two distinct geometrical models is studied. Two models are compared in terms of flow pattern, the strength of circulation, dead zones and the ability to distribute the additive particles. The results show that for a given gas flow rate, the LF with only one injection nozzle is more efficient than the other model with two nozzles. Also we performed a wide investigation on the role of inter-phase forces. Comparison of results indicates that although considering non-drag forces can lead to a more accurate simulation, in case of injecting a high volume fraction of small size bubbles; they have only a little effect on the results. Key Words Multiphase, Ladle Furnace, Gas injection, Eulerian-Eulerian, Eulerian-Lagrangian, Ansys-CFX, Particle Tracking.
دمش گاز آرگون به داخل پاتیل‌های فولادسازی، یکی از مهمترین مراحل تولید فولاد است، که منجر به ایجاد یک جریان دوفازی مغشوش میان دو سیال با ویژگی‌های بسیار متفاوت می‌شود. گاز آرگون از طریق نازل‌ از کف پاتیل به داخل فولاد مذاب تزریق می‌شود و باعث حرکت چرخشی مذاب می‌گردد. این فرایند یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای مخلوط کردن مذاب و ایجاد شرایط یکنواخت در توزیع دما و نیز تنظیم ترکیبات و آنالیز شیمیایی ذوب است. به طور کلی دو رویکرد اویلری-اویلری و اویلری-لاگرانژی، برای تحلیل جریان‌های چند فازی وجود دارد. در این پایان‌نامه روش جامع و کامل اویلری برای مدل کردن کل جریان دوفازی میان گاز آرگون و مذاب به کار رفته‌است. این روش توانایی بالایی برای مدل کردن پدیده‌های پیچیده در جریان‌های چندفازی دارد و رفتار هر دو سیال آرگون و مذاب را به خوبی پیشبینی می‌کند. حذف ذرات ناخالصی از یک سو و پخش کامل ذراتی که برای تنظیم ترکیب شیمیایی ذوب به آن اضافه می‌شود از سوی دیگر، دو هدف مهمی است که در کوره‌های پاتیلی مورد توجه می‌باشد. برای شبیه‌سازی عددی این پدیده پس از بدست آمدن میدان سرعت و فشار کل، ذراتی در نقاط مختلف داخل پاتیل رها شده و مسیر حرکت آن‌ها به روش لاگرانژی دنبال شده است. در واقع نحوه حرکت ذرات نشان دهنده توانمندی جریان چرخشی ناشی از دمش گاز در همگن سازی مذاب است. هدف اصلی از این تحقیق، مطالعه ماهیت جریان پیچیده دوفازی موجود در کوره‌های پاتیلی تحت شرایط واقعی صنعت است، تا بتوان با شناخت فیزیک مسئله و بررسی پارامترهای موثر بر فرایند دمش گاز، در کوتاهترین زمان ممکن به یک ذوب همگن رسید. به همین منظور، مسئله به صورت سه بعدی مدل‌سازی شده و با در نظر گرفتن فرضیات ساده کننده منطقی، معادلات مربوطه به صورت گذرا برای تمام شبکه، حل شده‌است. برای تحلیل دقیق‌تر، دو نوع کوره پاتیلی مختلف را بر اساس نقشه‌های صنعتی موجود مدل سازی نمودیم، که در تعداد و محل قرار گرفتن نازل تزریق گاز با یکدیگر متفاوت هستند. این دو مدل از لحاظ الگوی جریان، قدرت چرخش، نواحی مرده و نیز توانایی در پخش ذرات افزودنی با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش تعداد نازل‌های تزریق گاز آرگون چندان سبب بهبود شرایط همگنی مذاب نمی‌شود، بلکه الگوی جریان در پاتیلی که فقط یک نازل تزریق برای گاز دارد تا حدودی قوی‌تر از جریان ناشی از دو نازل عمل می‌کند. در این تحقیق، مطالعاتی نیز بر روی نیروهای موثر بر جریان چندفازی انجام گرفته است که نشان می‌دهد با اعمال شرایط واقعی فیزیکی، می‌توان از نیروهای غیر درگ در شبیه‌سازی صرف نظر کرد و تنها با احتساب نیروی درگ بین فازی مسئله را با دقت خوبی مدل نمود. اما برای مطالعه حرکت ذرات افزودنی به روش لاگرانژ‍ی در یک جریان توربولانس به هیچ وجه نمی‌توان نیروهای غیر درگ را نادیده گرفت. کلمات کلیدی: جریان چندفازی، کوره پاتیلی، دمش گاز آرگون، روش اویلری-اویلری، روش اویلری-لاگرانژی، دنبال نمودن ذرات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی