1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 氧枪概述 2
1.2.1 氧枪的分类及发展 2
1.2.2 氧枪的主要设计参数 2
1.3 氧枪的工艺要求 4
1.4 国内外氧枪技术发展概况 5
1.4.1 底吹法 5
1.4.2 侧吹法 5
1.4.3 顶吹法 5
1.4.4 顶底复吹法 6
1.5 聚合射流氧枪概述 6
1.5.1 聚合射流氧枪工作原理 6
1.5.2 聚合射流氧枪的流场特征 7
1.5.3 聚合射流氧枪对熔池的作用 8
1.6 聚合射流氧枪国内外研究及应用概况 9
1.6.1 在电炉上的应用 10
1.6.2 在转炉上的应用 11
参考文献 12
2 聚合射流氧枪射流理论基础 15
2.1 空气动力学的基础理论 15
2.1.1 一维定常等熵流的基本理论 15
2.1.2 拉瓦尔喷管的工作特性 17
2.2 超声速气体射流稳定流动的相似理论 20
2.3 高温下射流的流动特性 23
2.4 自由射流的沿程卷吸 24
2.5 聚合射流的速度分布 24
2.6 燃料燃烧的基础理论及火焰温度分析理论 25
2.6.1 射流扩散燃烧理论 25
2.6.2 火焰图像温度分析原理——比色测温法 28
参考文献 29
3 聚合射流氧枪射流特性实验研究 31
3.1 氧枪射流检测系统 31
3.1.1 氧枪检测系统的基本功能 31
3.1.2 氧枪检测系统的主要组成 31
3.1.3 射流检测实验中各参数的算法标定 35
3.1.4 激波对实验的影响 39
3.1.5 聚合射流氧枪结构尺寸 41
3.2 单股传统超声速氧枪射流特性的实验研究 42
3.3 多股氧枪射流特性的实验研究 43
3.3.1 驱动压力对射流中心线速度的影响 43
3.3.2 射流中心线相对于喷孔几何轴线的偏移 44
3.3.3 氧枪轴线上的速度分布规律 45
3.3.4 射流冲击面积的研究 47
3.4 聚合射流氧枪射流特性物理实验 48
3.4.1 聚合射流氧枪实验装置 48
3.4.2 冷态实验与结果分析 48
3.4.3 热态实验伴随流介质的选择要求 49
3.4.4 热态实验中副孔工艺参数的选取 50
3.4.5 热态实验过程 51
3.5 热态实验结果分析 53
3.5.1 聚合射流速度场结果分析 53
3.5.2 聚合射流冲击力 56
3.5.3 聚合射流温度场 58
3.6 结论 59
参考文献 60
4 聚合射流氧枪射流行为模拟研究 61
4.1 数学模型的建立 61
4.1.1 控制方程 61
4.1.2 湍流模型 62
4.1.3 组分传输模型 63
4.2 计算条件 63
4.2.1 计算所涉及的边界条件 63
4.2.2 空间结构模化及数值模拟方案的制订 65
4.2.3 控制条件 68
4.3 氧枪喷头拉瓦尔喷管内流动行为的数值模拟 69
4.3.1 不同滞止压力下的管内流动特征 69
4.3.2 不同滞止压力下喷管轴线上的压力和马赫数的变化规律 70
4.3.3 数学模型的选取对模拟结果准确性的影响 72
4.4 传统超声速氧枪射流流场特征的数值模拟 72
4.4.1 湍流模型选择对模拟结果准确性的影响 73
4.4.2 滞止压力对射流流场特征的影响 74
4.4.3 环境温度对射流流场特征的影响 77
4.5 聚合射流流场的数值模拟分析 80
4.5.1 副孔结构参数对主射流轴线上速度衰减规律的影响 80
4.5.2 副孔工艺参数对中心主射流流场分布规律的影响 83
4.5.3 环境温度及伴随流温度对中心主射流流场规律的影响 86
4.6 结论 88
参考文献 89
5 聚合射流与熔池相互作用规律的物理模拟 90
5.1 物理模型实验研究方法 90
5.2 实验研究的主要内容 91
5.3 实验装置及参数 91
5.3.1 实验装置 91
5.3.2 复吹转炉结构参数与操作参数 92
5.4 物理模型的建立 93
5.4.1 相似准数 94
5.4.2 模型几何尺寸的确定 96
5.4.3 模型供气参数的确定 98
5.5 聚合射流氧枪物理模型实验 99
5.5.1 实验方案的制订与结果分析 99
5.5.2 聚合射流氧枪实验的理论依据 100
5.5.3 实验步骤 101
5.5.4 实验数据整理 102
5.5.5 结果分析 103
5.6 结论 103
参考文献 104