Расплав стали в медной трубе

[IgorSavin 0]

Постановка задачи: Нужно смоделировать процесс непрерывного литья стальной заготовки. (модель 3D - т.к. экспортирую результаты Maxwell). Есть медная гильза, открытая с двух сторон (кристаллизатор). Внутри нее происходит процесс кристаллизации жидкой стали. Таким образом, получается стальная заготовка. Эта заготовка непрерывно вытягивается из гильзы и в гильзу снова поступает жидкая сталь. Внешние стенки гильзы омываются холодной водой. 
Такую задачу можно решить упрощенно (делая ряд допущений), задав 2 граничных условия конвекции (ГУ третьего рода):
1) На внутренней стенке задаем Тжидкости и известный нам коэффициент теплоотдачи;
2) На внешней стенке задаем Тжидкости и коэффициент теплоотдачи;

Вопросы:
1) Если прорисовываю жидкую сталь внутри гильзы (и не задаю этому объему температуру!) то от внутренней стенки у меня имеется тепловой поток к расплаву стали. Как я понял, чтобы устранить его нужно применить граничное условие нераспространения теплового потока "perfectly insulated". Наложил его на грани объема расплава. Ничего не изменилось. Почему?
2) Потом решил убрать жидкую сталь, оставив только медную гильзу с упомянутыми выше ГУ 3 рода. Получил решение близко похожее с эксперементальными данными. Нужно ли вообще прорисовывать эту сталь?

[soklakov 1 475]

2) если объектом исследования является медная гильза и Вы имеете в полном объеме данные о тепле со стороны стали (температура жидкой стали и к-т конвекции в зависимости от координат), то сталь моделировать выходит необязательно. более того, задавая на внутреннюю стенку конвекцию, Вы как раз и моделируете присутствие стали, т.е. вставлять ее второй раз - сомнительно.

[Makarrr 15]

Пардон, Вы собираетесь моделировать не процесс непрерывной разливки стали, а процесс образования тонкой корочки металла на поверхности кристаллизатора. А сам сляб или сортовая заготовка формируется за кристаллизатором.

По поводу

Получил решение близко похожее с эксперементальными данными

: сомневаюсь что у Вас есть реальные данные по коэффициенту теплоотдачи от жидкого металла (корочки) к кристаллизатору с учетом прослойки шлака (смазки) в районе мениска, образования зазора от усадки ближе к выходу из кристаллизатора. Да и толщина корочки влияет на ентот коэффициент. Скорее всего, имея данные по количеству отводимого тепла (температура воды) и каких то данных по температуре на "внешней" стороне кристаллизатора пытаетесь делать какие то выводы.

Думаю, для кандидатской нужно и металл моделировать и фазовые переходы. А для диплома хватит тепловых потоков.

[IgorSavin 0]

Пардон, Вы собираетесь моделировать не процесс непрерывной разливки стали, а процесс образования тонкой корочки металла на поверхности кристаллизатора. А сам сляб или сортовая заготовка формируется за кристаллизатором.

По поводу

 

Получил решение близко похожее с эксперементальными данными

: сомневаюсь что у Вас есть реальные данные по коэффициенту теплоотдачи от жидкого металла (корочки) к кристаллизатору с учетом прослойки шлака (смазки) в районе мениска, образования зазора от усадки ближе к выходу из кристаллизатора. Да и толщина корочки влияет на ентот коэффициент. Скорее всего, имея данные по количеству отводимого тепла (температура воды) и каких то данных по температуре на "внешней" стороне кристаллизатора пытаетесь делать какие то выводы.

Думаю, для кандидатской нужно и металл моделировать и фазовые переходы. А для диплома хватит тепловых потоков.

Коэффициенты теплоотдачи взяты из старой статьи "Initial Development of Thermal and Stress Fields in Continuously Cast Steel Billets J.E. KELLY, K. R MICHALEK, T.G. O'CONNOR, B. G. THOMAS, and J. A. DANTZIG". Там все фазовые переходы заменены одним эквивалентным коэффициентом теплоотдачи. Скорее всего они и высчитывали коэффициент теплоотдачи зная дэльту Тэ и тепловой поток. Естественно, с такими данными задачу можно решить в первом приближении, что и требуется (нужно посчитать постоянную времени переходного теплового процесса и получить более менее похожие на правду распределения температур в гильзе кристаллизатора, для дальнейшего экспорта в максвелл).

Изменено 27 января 2014 пользователем IgorSavin

[soklakov 1 475]

для дальнейшего экспорта в максвелл

Просто интересно: ради чего импортировать температуры в Максвелл? Определить температурно-зависимые свойства материалов?

Но градиент температур на меди, наверняка, будет не большой.

[IgorSavin 0]

 

для дальнейшего экспорта в максвелл

Просто интересно: ради чего импортировать температуры в Максвелл? Определить температурно-зависимые свойства материалов?

Но градиент температур на меди, наверняка, будет не большой.

 

Моделирую вихретоковый датчик. Изменение температуры (электрической проводимости) медной гильзы - помеха. При нагреве меди на 200 град. проводимость меди падает вдвое. Поэтому желателен междисциплинарный расчет.

Изменено 27 января 2014 пользователем IgorSavin

[soklakov 1 475]

Изменение температуры (электрической проводимости) медной гильзы - помеха. При нагреве меди на 200 град. проводимость меди падает вдвое.

Верю. Но при чем тут передача данных о температуре в Максвелл?

[IgorSavin 0]

 

Изменение температуры (электрической проводимости) медной гильзы - помеха. При нагреве меди на 200 град. проводимость меди падает вдвое.

Верю. Но при чем тут передача данных о температуре в Максвелл?

 

Можно решить в максвелле электромагнитную задачу, НО тогда гильза кристаллизатора будет однородна по температуре (по умолчанию 22 град, но можно изменить). В действительности имеется градиент от 40 до 200 град по высоте гильзы. Решая тепловую задачу в Механикал и экспортируя результаты в Максвелл и получаем более менее реальный градиент температуры (проводимости) по высоте. Максвелл пересчитывает проводимость меди в разных точках, с учетом температур.

[soklakov 1 475]

В действительности имеется градиент от 40 до 200 град по высоте гильзы.

Я, собственно, про это спрашивал. Если такой градиент имеет место, то вопросов нет)