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集束氧枪环流布置模式对射流流场影响规律研究

来源期刊:工程科学学报2018年第S1期

论文作者:刘福海 姚柳洁 马浩冉

文章页码:116 - 122

关键词:超音速射流;集束射流;燃烧试验;数值模拟;

摘    要:为进一步提高集束氧枪对熔池的冲击搅拌效果,重点分析了在两种环境下,不同环流布置模式对超音速氧气射流流场与冲击能力的作用效果.通过对比在高温喷射试验与数值模拟研究结果,分析射流轴向速度与射流总温流动状态,研究不同环流布置模式下集束射流冲击特性.通过分析不同数量网格的可靠性,选取合适的数值模拟模型,并采用涡耗散概念模型和多步燃烧反应机理计算超音速状态下氧气与甲烷的混合与燃烧过程.研究结果表明数值模拟结果与高温喷射试验数据吻合程度较好.环流布置对拉瓦尔管出口流速无明显影响,主氧射流核心段随环流孔径与主氧射流间距的增大,有先提高后下降的趋势,且不同环流布置模式对主氧核心段均有延长效果.

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集束氧枪环流布置模式对射流流场影响规律研究

刘福海1,2,姚柳洁2,3,马浩冉2,3

1. 北京科技大学国家材料服役安全科学中心2. 北京科技大学高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室3. 北京科技大学冶金与生态工程学院

摘 要:为进一步提高集束氧枪对熔池的冲击搅拌效果,重点分析了在两种环境下,不同环流布置模式对超音速氧气射流流场与冲击能力的作用效果.通过对比在高温喷射试验与数值模拟研究结果,分析射流轴向速度与射流总温流动状态,研究不同环流布置模式下集束射流冲击特性.通过分析不同数量网格的可靠性,选取合适的数值模拟模型,并采用涡耗散概念模型和多步燃烧反应机理计算超音速状态下氧气与甲烷的混合与燃烧过程.研究结果表明数值模拟结果与高温喷射试验数据吻合程度较好.环流布置对拉瓦尔管出口流速无明显影响,主氧射流核心段随环流孔径与主氧射流间距的增大,有先提高后下降的趋势,且不同环流布置模式对主氧核心段均有延长效果.

关键词:超音速射流;集束射流;燃烧试验;数值模拟;

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