宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合模拟的开题报告_第1页
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宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合模拟的开题报告一、研究背景及意义宽厚板是指宽度在1000mm以上、厚度在6mm以上的钢板，广泛应用于各种行业。宽厚板的生产需要使用大规模连铸机进行连铸操作，其中连铸结晶器内的铸造过程直接影响到铸坯的质量和生产效率。铸造过程的流动-传热-凝固耦合是宽厚板铸造过程中的重要环节，它决定了结晶器内的温度场、浓度场和相变过程，对铸坯的组织和性能有着决定性的影响。因此，研究宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合过程具有重要的理论意义和实际应用价值，有助于优化生产工艺，提高产品质量和产量，同时也能节约能源、降低生产成本。二、研究目标和内容本研究的目标是基于数值模拟方法，探究宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合过程的规律和特性，以期为优化生产工艺提供科学依据。具体研究内容包括以下几个方面：1.建立宽厚板连铸结晶器数值模型，包括几何形状、物理模型和数学模型。2.分析结晶器内的流动特性，研究流场的分布、速度场和压力场的变化规律，探究不同流动参数对结晶器内流动-传热-凝固耦合过程的影响。3.分析结晶器内的传热特性，考虑传热方式的不同，研究结晶器内的温度场、热流场和传热系数的变化规律，探究不同传热条件对结晶器内流动-传热-凝固耦合过程的影响。4.分析结晶器内的凝固特性，考虑不同凝固模型的影响，研究结晶器内相变过程、晶粒生长和组织形成规律，探究不同凝固模型对结晶器内流动-传热-凝固耦合过程的影响。5.利用已有的实验数据进行模拟验证，进一步优化模型和参数设定，提高数值模拟的精度和可靠性。三、研究方法和技术路线本研究采用数值模拟方法，结合计算流体力学（CFD）、有限元分析（FEM）和相场方法（PFM）等技术，开展宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合过程的模拟研究。研究流程如下：1.建立宽厚板连铸结晶器的几何模型，采用3D建模软件构建实际连铸机的结晶器几何模型。2.建立物理模型，考虑结晶器内的流动、传热和凝固等物理现象，确定控制方程和边界条件。3.建立数学模型，通过解析数学模型，求解结晶器内的流场、温度场和相组成场等信息。4.对模型进行参数分析和优化，研究不同流动、传热和凝固条件对结晶器内的流动-传热-凝固耦合过程的影响。5.利用实验数据验证模拟结果的准确性，不断优化模型和参数设定，提高数值模拟的可靠性和精度。四、预期成果和应用前景本研究针对宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合过程，采取数值模拟方法进行研究，预期可以得到以下成果：1.建立适用于宽厚板连铸结晶器的数值模型，包括几何模型和物理模型，为实际生产提供可行方案。2.深入探究了宽厚板连铸结晶器内流动-传热-凝固耦合过程的规律和特性，为优化生产工艺提供科学依据。3.验证和优化了数值模拟方法的精度和可靠性，为今后类似研究提

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