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Investigación del flujo multifásico en un modelo de agua de colada continua con mediciones y modelado computacional

Autores: Olia, Hamed; Palmer, Dylan; Jebellat, Ehsan; Thomas, Brian G.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación del flujo multifásico en un modelo de agua de colada continua con mediciones y modelado computacional


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Introduce
Modelo de agua
Modelo basado en MATLAB
Presión
Tasa de flujo
Modelo computacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este trabajo presenta un modelo de agua a escala 0.6 del proceso de colada continua en losa y un modelo basado en MATLAB para estudiar los efectos del flujo no primado y multifásico sobre la presión y la tasa de flujo. El modelo de agua utiliza control de flujo con varilla de tapón y cuenta con mediciones de presión y velocidad en múltiples ubicaciones. El nuevo modelo computacional, PFSR V4 (Modelo de tasa de flujo por caída de presión de sistemas de entrega de metal con varilla de tapón, Versión 4), mejora un marco previo unidimensional basado en Bernoulli al incorporar una zona de acumulación de burbujas. Esta zona representa una región de flujo burbujeante con una fracción de gas intermedia entre los bolsillos de gas a presión constante por debajo de la punta del tapón y el régimen de flujo burbujeante aguas abajo. Estudios paramétricos con el modelo de agua muestran que el flujo permanece completamente primado a bajas tasas de flujo de gas, pero transiciona a flujo no primado a medida que la tasa de flujo de gas supera 10-16 SLPM. Se observan tres regiones de flujo diferentes dentro de la boquilla del modelo de agua: bolsillo de aire, acumulación de burbujas y flujo burbujeante, que también son capturadas por el nuevo modelo computacional. Por encima de una tasa crítica de flujo de gas, el flujo se vuelve inestable y difícil de controlar, aunque se esperan tasas de flujo de gas caliente más altas para transiciones similares en un colador de acero real debido a la expansión del gas a altas temperaturas. Los cambios de presión son mínimos en la región del bolsillo de aire y aumentan significativamente en la zona superior de acumulación de burbujas, donde la velocidad del líquido es mucho mayor que en la región clásica de flujo burbujeante, que se encuentra más abajo en la boquilla. El nuevo modelo fue calibrado con éxito para coincidir con los regímenes de flujo observados y muestra un buen acuerdo con las mediciones del modelo de agua.

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