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1、 高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟 胡日君胡日君 北京科技大学北京科技大学 分类号：_ 密 级：_ ：_ 单位代码：_ 北京科技大学 硕士学位论文硕士学位论文 论文题目：高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟 学 号：_ 作 者：_ 专 业 名 称：_ 2005 年 01 月 10 日 胡日君 钢铁冶金 S20020183 TF062 北京科技大学硕士学位论文北京科技大学硕士学位论文 论文题目：论文题目： 作者：作者：_ 指指 导导 教教 师：师： 单位：单位： 协助指导教师：协助指导教师： 单位：单位： 单位：单位： 论文提交
2、日期：论文提交日期：2005 年 01 月 10 日 学位授予单位：北学位授予单位：北 京京 科科 技技 大大 学学 程树森 教授 北京科技大学 高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟 胡日君 高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟高炉内燃式热风炉气流分布的数值模拟 Numerical Simulation for the Distribution of the Airflow in Internal Combustion Hot Blast Stove of Blast Furnace 研究生姓名：胡日君 指导教师姓名：程树森 北京科技大学冶金与生态工程学院 北京
3、100083，中国 Candidate： Hu Rijun Supervisor： Cheng Shusen School of Metallurgical and Ecological Engineering University of Science and Technology Beijing 30 Xueyuan Road，Haidian District Beijing 100083，P.R.CHINA 北京科技大学硕士学位论文 - 1 - 独 创 性 说 明独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标
4、注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技 大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 签名：_ 日期：_ 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定）（保密的论文在解密后应遵循此规定） 签名：_ 导师签名：_ 日期：_ 北京科技大学硕士学位
5、论文 - 2 - 摘 要摘 要 提高风温对高炉炼铁十分重要，但我国的风温水平普遍较低，其主要原因是热风炉的热效率低。内燃式热风炉结构不适合气流运动规律，使得蓄热室内气流分布不均匀是影响内燃式热风炉热效率的重要原因。 本文在综合分析 CFD（Computational Fluid Dynamics 即计算流体力学）数值模拟方法的基础上，利用通用商业软件 CFX4.3，采用k双方程模型对内燃式热风炉内的气流分布进行了数值模拟研究，并将模拟结果以矢量图、等值线图、云图、立体图等形式直观的表现出来，同时将部分数值模拟结果与前人试验结果进行了对照验证。主要的研究内容有以下两点： （1） 内燃式热风炉鼓风
6、室内冷风气流分布的数值模拟：建立了鼓风室内冷风气流分布的数学模型，研究了支柱、冷风入口数目和布置方式、冷风入口位置和尺寸、鼓风室高度以及导流装置对鼓风室内冷风分布的影响。 （2） 内燃式热风炉拱顶空间内烟气气流分布的数值模拟：建立了拱顶内烟气气流分布的数学模型，模拟并分析了悬链线拱顶和半球形拱顶内的烟气分布，不同拱顶高度下悬链线拱顶内的烟气分布。 本文通过对这两个方面内容的研究，得出了分析结论，并提出了部分改善热风炉内气流分布的可行性建议。这一数值模拟方法也能帮助设计人员预测其设计方案的效果。 关键词：热风炉关键词：热风炉 气流分布气流分布 数值模拟数值模拟 北京科技大学硕士学位论文 - 3
7、- Numerical Simulation for the Distribution of the airflow in Internal Combustion Hot Blast Stove of Blast Furnace Abstract Operation with high temperature is very important for ironmaking by blast furnace process. The temperature of hot blast is very low prevalently in China, which is mainly becaus
8、e the low thermal efficiency of hot blast stove. That the structure of hot blast stove is not fit with the flow of the airflow is one of the important reasons. Numerical Simulation studies by application of the k turbulence model, based on CFX4.3, have been carried out on the distribution of airflow
9、 in the internal combustion hot blast stove in this paper. The calculated results of flow fields got visualization by using vector plots, fringe plots and relief plots. Parts of the simulated results have been proved by experiments. Main contents of this dissertation are as following: (1) Studies on
10、 the distribution of the cold blast in the bottom cavity of the regenerative chamber Numerical models have been developed to simulate the cold blast flow in the bottom cavity. The effects of the supports, the number and the setting methods of the inlets, the position and the size of the inlets, the
11、height of the bottom cavity and the flow control plates on the distributing of the cold blast have been studied. (2) Studies on the distribution of the hot gas of the top dome Numerical models have been developed to simulate the hot gas flow of the top dome. The hot gas distributing of the top dome
12、with different form or height has been simulated The paper makes deep analysis and draws conclusion on the major problems. Some advice has been given to improve the distributing of the airflow in the internal combustion hot blast stove. The method by application of numerical simulation can also help man to predict the effect of the airflow distributing in the new design. Key Words：Hot Blast Stove, Distribution of Airflow, Numerical Simulation 北京科技大学硕士学位论文 - 1 - 目 录目 录 摘 要.1 Abstract.3 注释说明.1 引 言.2 1 文献综述.3 1.1 热风炉简介.3 1.1.1 功能和原理.
