Koppelte CFD-FEM-Modellierung der fluid-thermischen-strukturellen Wechselwirkung in einem Einstrang-Tundisch

Ein mathematisches Modell wurde entwickelt, um die fluid-thermische-strukturelle Wechselwirkung in einem Einstrang-Tundisch auf der Grundlage eines gekoppelte Ansatzes der numerischen Strömungsmechanik (CFD) und der Finite-Elemente-Methode (FEM) zu untersuchen. Das Strömungsmuster und die Temperaturverteilung des geschmolzenen Stahls wurden durch die CFD-Berechnung vorhergesagt. Der Wärmeübertrag und die thermischen Spannungsprofile in den festen Schichten wurden durch die FEM-Analyse untersucht. Fallstudien wurden vergleichend durchgeführt, um die Auswirkungen der Tundisch-Vorheizung und der thermischen Isolierung zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Tundisch-Vorheizung die gewünschte Temperatur des geschmolzenen Stahls am Ausgang aufrechterhalten kann. Die Heizeffizienz nimmt nach 3 Stunden Vorheizung erheblich ab. Eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit des Isoliermaterials reduziert die Temperatur der Tundisch-Hülle und erhöht die thermischen Spannungen auf dem Arbeitsbelag. Die Modellergebnisse können verwendet werden, um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Tundisch zu verbessern und die Produktionskosten zu senken.