Explicación del Comportamiento del Flujo Profundo de los Efectos de la Temperatura en la Dinámica de Fluidos dentro de un Tundish
Autores: Gutiérrez, Enif; Garcia-Hernandez, Saul; Davila, Rodolfo Morales; de Jesus Barreto, Jose
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Explicación del Comportamiento del Flujo Profundo de los Efectos de la Temperatura en la Dinámica de Fluidos dentro de un Tundish
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Colada continua
Cuchara
No isotérmica
Dinámica de fluidos
Simulaciones
Temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El colador de colada continua no es isotérmico debido a las pérdidas de calor y la variación de temperatura del flujo de entrada, lo que genera fuerzas de convección relevantes. Esta condición se evita comúnmente solo a través de un análisis cualitativo de dinámica de fluidos. Este trabajo busca establecer las condiciones para las cuales las simulaciones no isotérmicas son obligatorias o para las cuales las simulaciones isotérmicas son suficientes para describir con precisión la dinámica de fluidos dentro del colador, cuantificando las fuerzas de flotación e inerciales. El modelo matemático, simulado por software CFD, considera las ecuaciones de Navier-Stokes, el modelo k- realizable para resolver la turbulencia y la fase discreta lagrangiana para rastrear las trayectorias de inclusión. Los resultados muestran que la temperatura no impacta significativamente los porcentajes de fracción de volumen o los resultados del tiempo medio de residencia; sin embargo, se observaron magnitudes de velocidad más grandes en condiciones no isotérmicas que en condiciones isotérmicas y cambios notables en la dinámica de fluidos entre los casos isotérmicos y no isotérmicos en todas las zonas donde las fuerzas de flotación dominan sobre las fuerzas inerciales. Debido a los resultados, se concluye que las simulaciones isotérmicas pueden describir con precisión el comportamiento del flujo en coladores cuando los dispositivos de control de flujo controlan la dinámica de fluidos, pero las simulaciones sin dispositivos de control o con una débil dependencia dinámica de fluidos en los dispositivos de control requieren simulaciones no isotérmicas.
Descripción
El colador de colada continua no es isotérmico debido a las pérdidas de calor y la variación de temperatura del flujo de entrada, lo que genera fuerzas de convección relevantes. Esta condición se evita comúnmente solo a través de un análisis cualitativo de dinámica de fluidos. Este trabajo busca establecer las condiciones para las cuales las simulaciones no isotérmicas son obligatorias o para las cuales las simulaciones isotérmicas son suficientes para describir con precisión la dinámica de fluidos dentro del colador, cuantificando las fuerzas de flotación e inerciales. El modelo matemático, simulado por software CFD, considera las ecuaciones de Navier-Stokes, el modelo k- realizable para resolver la turbulencia y la fase discreta lagrangiana para rastrear las trayectorias de inclusión. Los resultados muestran que la temperatura no impacta significativamente los porcentajes de fracción de volumen o los resultados del tiempo medio de residencia; sin embargo, se observaron magnitudes de velocidad más grandes en condiciones no isotérmicas que en condiciones isotérmicas y cambios notables en la dinámica de fluidos entre los casos isotérmicos y no isotérmicos en todas las zonas donde las fuerzas de flotación dominan sobre las fuerzas inerciales. Debido a los resultados, se concluye que las simulaciones isotérmicas pueden describir con precisión el comportamiento del flujo en coladores cuando los dispositivos de control de flujo controlan la dinámica de fluidos, pero las simulaciones sin dispositivos de control o con una débil dependencia dinámica de fluidos en los dispositivos de control requieren simulaciones no isotérmicas.