李林敏， 李宝宽， 许 昌， 胡代清， 刘玉成

(1. 河海大学 能源与电气学院, 南京 211100; 2. 东北大学 冶金学院, 沈阳 110819;3. 安徽金寨抽水蓄能有限公司, 安徽 六安 237300)

钢包底吹氩搅拌可以使钢包内钢液的温度和成分均匀化并去除夹杂物，具有高效率、低成本和易操作等优势[1, 2].喷吹参数对搅拌过程将产生重大影响；强搅拌可以减小钢液均混时间，但可能造成钢液裸露形成二次氧化、发生卷渣或侵蚀包壁等；小流量的稳定喷吹则可以促使夹杂物上浮，但增加了混均时间可能导致温度不均匀.该过程由气-钢-渣三相组成，既包含分离界面又存在相对离散且大小不一的气泡，流动情况复杂且在高温状态下，很难进行工业实验及测量.因此，建立一个完善的数学模型来描述其复杂的流动现象及相间相互作用机理具有重要意义.

针对底吹钢包中的气-钢-渣三相流过程，现有方法主要有欧拉方法[3-6]和欧拉-拉格朗日混合方法[7-9].在欧拉方法中，Li等[10]和Llanos等[11]采用VOF(Volume of Fluids)界面追踪算法较好地描述了渣层界面的行为.Li等[12]采用多流体算法耦合人口平衡模型(Population Balance Model, PBM)研究了气泡粒径分布规律以及渣眼面积和混匀时间随不同参数的变化规律.此外，人口平衡模型和多流体算法还被成功应用于预测钢液中夹杂物的输运、碰撞聚合及去除行为等[13].针对气泡在液体中呈弥散分布，而渣层与钢液则表现出较明显的分层特性，Liu等[14]和Cloete等[15]结合基于拉格朗日方法的离散相模型(Discrete Phase Model, DPM)和VOF界面追踪方法分别……